磷化铟半导体激光器

如果说砷化镓半导体激光器是我们在日常生活种接触到最多的一种激光器，那么磷化铟半导体激光器就是光通信行业的网红了。特别是最近这些年受益于AI技术的发展，大国都在建立自己的超算数据中心。数据中心中以磷化铟为基础的电吸收调制激光器（EML）高速光模块正在飞速发展。其传输速率已经从400G， 800G 向1.6T ，3.2T的更高方向发展。

磷化铟如此关键，但据报道现在我们只能生产2‑4 英寸中小尺寸的磷化铟衬底，对于6 英寸的高端衬底（800G/1.6T 高速光模块激光器）还掌握在日本住友电工、日本 JX‑金属、美国 AXT三家企业，它们占据了全球 90% 以上高端磷化铟衬底份额。

为什么它的制备如此困难，这我们就要聊一聊它的生产工艺过程了。磷化铟属于 Ⅲ‑Ⅴ 族化合物半导体。它的制备工艺主要分成合成多晶、单晶生长、晶圆精加工、外延薄膜生长四大阶段。在整个过程中，基本都要维持高温高压环境。

先把高纯金属铟、高纯红磷密封进高压石英坩埚，然后加热到1062℃以上，铟、磷发生化合反应，生成磷化铟多晶锭。这个高纯的纯度要达到6N～7N（99.9999%～99.99999%），现在基本被日本 NCI、RASA 垄断。这种 7N 超高纯红磷，砷、硫、铁、铜、硅等金属杂质需要控制在 ppb（十亿分之一）级别，其难度可想而知。其制备首先从磷矿石中粗提得到纯白磷（这是有剧毒的），然后再多级精制得到超高纯白磷，再在密闭惰性环境中白磷转生成高纯红磷。

 磷化铟高温熔融之后蒸气压高达27～35 个大气压，磷极易挥发。工艺上只能用一种叫 LEC 液封直拉的方法来生长晶体。在磷化铟熔体表面盖一层熔融氧化硼作为液封层隔绝空气、锁住磷蒸气，外面再用高压氮气压住，防止磷挥发，维持铟、磷 1:1 化学配比。尺寸一变大，晶体生长的良率就下降。

 磷化铟晶体脆性很大，6 英寸大尺寸的加工工艺难度比较大，加工碎片率非常高。

 高端的MOCVD 外延设备、高精度抛光设备受制于海外出口管制。

 英特罗克的电源在国内一线光模块厂家的生产和测试产线都有十几年的使用时间，欢迎交流。