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VCSEL很火?你可知MOCVD更为关键

导读: 据麦姆斯咨询报道,2017年,iPhone X的发布使VCSEL处于高科技舞台的聚光灯之下。根据Yole报告《红外LED和激光器技术、应用和产业趋势》数据显示,2016年红外LED市场仍占据整个红外光源市场的65%。

据麦姆斯咨询报道,2017年,iPhone X的发布使VCSEL处于高科技舞台的聚光灯之下。根据Yole报告《红外LED和激光器技术、应用和产业趋势》数据显示,2016年红外LED市场仍占据整个红外光源市场的65%,到2022年其市场份额将被VCSEL吞食20%,降至45%。随着VCSEL技术的成熟,性能的绝对优势必将获得与红外LED“平分天下”的地位。

VCSEL很火?你可知MOCVD更为关键

红外光源市场份额(2016年 vs. 2022年)

VCSEL的制造工艺非常复杂,尤其依赖于MBE(分子束外延)或MOCVD(金属有机物气相沉积)工艺,在GaAs(80%左右的份额)或InP(15%左右的份额)晶圆上生长多层反射层与发射层。由于VCSEL 主要采用三五族化合物半导体材料GaAs 或 InP(含有In、Al 等掺杂),因此移动端VCSEL产业链与化合物半导体产业链结构类似。

VCSEL很火?你可知MOCVD更为关键

VCSEL结构的SEM剖析    

接下来我们就来了解下MOCVD制造工艺。(注:以下内容主要引用国家纳米元件实验室邱文政的《金属有机化学气相沉积》一文)

金属有机化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Phase Deposition,简称MOCVD)是一种复杂的晶体生长方式,它已经普遍运用在发光二极管(LED)、激光(Laser)、晶体管(Transistor)、太阳能电池(Solar cell)或其他电子或光学的组件上,如今更是决定VCSEL性能的外延工艺步骤,是一种具有发展潜力的技术。

什么是三五族材料?

首先,我们来认识一群元素周期表上的族群——三五族半导体元素。三族的元素包含:硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl),五族的元素包含:氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)。这些三五族元素具有许多特点,让其能运用在各种先进的工业技术中。例如在三五族材料特性中,它具有快速的电子传输速度,可被运用在半导体晶体管的制造过程中,提升晶体管的效能。此外,这些三五族材料也具有良好的电光/光电转换效率,因而被大量运用在LED产业,以及太阳能电池产业,因此三五族元素不论在光电、通讯,或是半导体产业,都是极为重要且不可或缺的角色。而如何将这些三五族半导体材料应用于半导体的制造过程中,就必须仰赖金属有机化学气相沉积来达成。

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