工艺开发:为实现光器件的量产化 ~应对新产品的工艺技术开发~

工艺开发:为实现光器件的量产化~应对新产品的工艺技术开发~

外延生长技术和干法蚀刻

将设计阶段提出的产品规格,通过工艺开发转化为具体形态,这正是SEDI实力的根源。工艺开发的核心环节之一是化合物半体外延生长技术。该技术通过在晶体衬底(晶圆)上精准描摹其晶体结构,形成并堆叠新的晶体薄层。凭借此项技术,能够制备出具有特定功能的高质量半导体层。

具体工艺是将有机金属原料与移动该金属的气体一同导入晶体生长炉,在加热至约600℃的晶体衬底上进行热分解,从而形成纳米级薄膜。因此,温度与压力的控制以及适宜气体的选择对晶体质量具有至关重要的影响。SEDI通过长年积累开发的外延生长技术,现已能够实现高精度、高均匀性的高质量薄膜制备。

干法刻蚀与此工序交替进行。该技术是为实现激光芯片小型化而研发,通过气体与等离子体对衬底进行刻蚀,从而根据设计高精度地制作出精细的电路图案。SEDI拥有独特的干法刻蚀技术,能够流畅地构建微细光路,并精准加工特征结构。这些技术与外延生长技术共同构成了SEDI的核心技术体系。

采用外延生长技术制成的高品质EML
采用外延生长技术制成的高品质EML
高精度干法蚀刻技术
高精度干法蚀刻技术

通过全新化合物半导体来提升特性

住友电工Device Innovation株式会社 光器件事业部 工艺开发部 第一开发课 渡边 冬马
住友电工Device Innovation株式会社 光器件事业部 工艺开发部 第一开发课 渡边 冬马

工艺开发部的渡边冬马自入职以来便一直负责改良外延生长技术。他从学生时代开始便开始埋首于这项技术。

“光器件的制造过程需要反复进行外延生长与刻蚀,即沉积与雕琢的循环。我一直致力于改进EML的性能——通过加快光闪烁频率、发送更清晰的信号,从而提升光通信速率。其中的关键在于调制器对光的吸收能力。寻找适用于调制器多量子阱结构的最优化合物曾极具挑战,但我坚持推进工艺研发,最终成功实现了量产。”(渡边)

实现了多重量子阱构造优化的渡边继续深入探究外延生长的工艺,致力于成为半导体制造专家。

从2英寸晶圆到4英寸大直径晶圆

住友电工Device Innovation株式会社 光器件事业部 工艺开发部 第一开发课 远藤 匠
住友电工Device Innovation株式会社 光器件事业部 工艺开发部 第一开发课 远藤 匠

与渡边同属工艺开发部的远藤匠也参与了工艺开发作业。作为光器件相关技术人员,远藤面临的重大课题是在制造激光器芯片的过程中,如何从2英寸晶圆扩大至4英寸大直径晶圆。

“直径越大,则1片晶圆可切出的芯片数量越多。也就是说可以降低成本。但要改变直径,就必须重新探讨装置和制造条件,我们在逐一解决课题的同时,也在不断优化工艺。现在,4英寸晶圆已实现量产化,成为了我们的基础竞争力之一。”(远藤)

远藤还负责推动高功率“CW-LD”的4英寸晶圆投产。他当前面临的挑战在于激光芯片的小型化——实现这一目标将有力助推成本降低。

以生产设备的优化和稳定化为目标

住友电工Device Innovation株式会社 光器件事业部 制造技术部 第二制造技术课 关口 拓真
住友电工Device Innovation株式会社 光器件事业部 制造技术部 第二制造技术课 关口 拓真

隶属于制造技术部的关口拓真负责量产光器件发货前的检测。其职责不仅限于判定产品好坏。

“当前需求激增,现有产能已无法满足,我们正在筹备增产计划。从设备安装到试运行直至稳定投产,整个过程需要六个月周期。另一项重要课题是如何降低产品缺陷率、减少生产损耗。我们正通过多维度探索,力求实现从检测到生产设备的全面优化与稳定运行,同时达成成本控制目标。”(关口)

面对光器件领域环境的剧烈变化——包括需快速响应需求的突然激增,以及针对新产品开发需求而进行的工艺快速迭代——团队成员们正持续奋力推进各项工作。

日本以外制造网点 越南网点的举措
Sumiden Device Innovations Vietnam Co., Ltd. General Director 佐治 祯基
Sumiden Device Innovations Vietnam Co., Ltd. General Director 佐治 祯基

日本以外制造网点
越南网点的举措

―Sumiden Device Innovations Vietnam Co., Ltd.

SEDI的制造基地位于横滨、山梨以及越南胡志明市附近的海外工厂。位于越南的Sumiden Device Innovations Vietnam Co., Ltd.(以下简称SEDV)负责制造搭载住友电工自制激光芯片的光模块。SEDV核心产品的突出特点在于小型化、高光输出及低功耗。例如,在约智能手机nanoSIM卡(最小尺寸SIM卡)大小的封装内,通过多种精密接合技术组装约20个极细微的元件。SEDI的研发与制造人员协同设计时始终着眼于稳定量产;而SEDV更进一步,通过彻底优化组装与检测方法,成功缩短了工时并提升了产能。General Director佐治祯基负责统管前述所有业务。

“展望未来,我认为关键在于思考如何实现高效的产品制造。通过稳固立足根基,并积极主动地融入新颖且具有前瞻性的理念与技术,我们期望能作为高性能光模块的重要制造基地,发挥应有的贡献作用。”(佐治)。

通过推进高效制造、维护和优化稳定的大规模量产、增产等举措,SEDV为SEDI提供了强有力的支持。

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