無線通信技術の進歩は人間のライフスタイルを変え、時間や空間の制約を減らし、さらなる利便性をもたらしました。移動通信の発展の歴史によれば、現在の5Gの延長線上にある第6世代移動通信・第6世代無線システム(6G)の研究開発が始まり、2030年の商用化が期待されています。5Gのモバイルインターネットから、6G インテリジェント インターネット オブ エブリシングにアップグレードされました。
6G の目標は、超短波帯(~1THz)の高速伝送(100Gbps~1Tbps)、低軌道衛星(LEO)、および信頼性の高い超低遅延(Latency)ネットワークを通じて、通信を世界的にカバーすることです。道路、農村地域、海洋、砂漠、その他の場所における5Gの制限を解決し、ネットワーク パフォーマンスを向上させ、帯域幅の拡大、低遅延、複数の接続密度を実現し、仮想と現実を統合するあらゆるモノのインテリジェントな接続世界を構築します。
6G技術は先進国にとって重要な技術開発の方向性であり、半導体材料はパワーアンプ、アレイアンテナ、高周波モジュール、高周波通信チップなどの6Gの主要コンポーネントとして必ず機能します。リン化インジウム(InP)として製造される無線周波数コンポーネントは、100 GHzを超える周波数に到達し、 6G周波数帯域になる可能性があります。大学間マイクロエレクトロニクスセンター（ imec）は、 2020年末のカンファレンスで、6G無線周波数コンポーネントとしてInP/CMOSヘテロジニアススタッキング技術を開発すると発表した。
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リン化インジウムは第2世代半導体で、ガリウムヒ素（GaAs）やシリコンゲルマニウム（SiGe）半導体よりも優れた高周波特性を持ち、6G技術開発の鍵となります！ |
InPヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)は、優れた高速性能と高耐圧を有し、将来の光ファイバ通信システムに使用可能であり、現在では100Gbit/sを超える速度でほとんどのICが動作しています。InP HBT は、レーザー ダイオード (LD) やフォトダイオード (Photodiodes) でよく使用され、光受信側としては、エミッタ/ベースとしてリン化インジウム/ガリウムヒ素/リン化インジウム (InP / InGaAs / InP )が一般的な InP HBT 構造です。 /コレクター。一般に、エミッタ幅が1 umを超えると、 5Gミリ波で必要な出力電力を満たすことができます。
InP HBT は、テラヘルツ(THz)動作を実現するための最も有望な技術の 1 つとみなされており、 Snodgrassらが研究したInP/InGaAs 擬似ヘテロ接合バイポーラ トランジスタ (PHBT)のように、記録破りの速度を達成し続けています。12.5nmベースと55nmコレクタの構造により、カットオフ周波数(通過周波数f T )は845GHzに達します。HBTの性能向上に関する研究には、コンポーネントの継続的な縮小 (ベース層とコレクタ層の薄化)、エミッタ接触抵抗率の低減、エミッタとコレクタの接合幅の縮小などが含まれます。
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レーザーダイオード（LD） は半導体材料で作られており、結晶格子にさまざまな不純物を導入することで導電率を変えることができ |
透過型電子顕微鏡（TEM）は、原子分解能で半導体素子の階層構造を観察することができ、その原理は、極薄の試料に高エネルギーの電子線を照射し、観察に適した立体角散乱像を生成することです。サンプル。光ファイバー通信コンポーネントは、TEM分析やイメージングに適したものとなる前に、TEMサンプル製造技術を通過する必要があります。図 1は、連続的な倍率でのLDのTEM画像であり、 P型、N型ドープ層および多重量子井戸(MQW)発光層の位置と数を示しています。TEM画像を比較すると、 MQW が透明であることがわかります。ヘテロ構造スタッキングを使用することにより、 LD放射再結合 の確率が増加します。
図1 LDのTEM像 |
二次イオン質量分析法 (SIMS)は、膜構造、ドーピング元素濃度、プロセス微量汚染の分析に適しており、元素濃度の変化と対応するエピタキシャル レベルからプロセスの問題を理解できます。SIMSの原理は、エネルギーを持った入射イオンを測定対象の試料表面に衝突させることで二次イオンを生成し、加速された後、電場と磁場の偏向を利用して二次イオン質量分析システムに導入され、分離されます。異なる質量に応じたイオン 組成分析の目的。二次イオン強度を換算すると元素の濃度が得られ、イオン衝撃時間は不純物分布の深さに換算できます。
SIMS は優れた検出限界を備えており、固体材料中の元素含有量を1 ppm未満まで測定できます。図2は、InPベースのInGaAsP MQW LDのSIMS分析図で、構造がリン化インジウム/ヒ化インジウムガリウム/リン化インジウム(InP/InGaAsP/InP)であり、異なる層間にZn、Si、Sがドープされていることを示しています。不純物濃度がデバイスの性能に影響を与えるだけでなく、ナノメートルの厚さのInGaAsP MQWエピタキシャル層も明確に識別できます。
  図2 InGaAsP MQW LDのSIMS図 |
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走査型静電容量顕微鏡 (SCM) は、パワー エレクトロニクス コンポーネント、GBT/FRD、3 段トランジスタ、レーザー ダイオード、DRAM コンポーネント、MOSFET などのIC コンポーネントや、CMOS イメージ センサー、VCSEL、光学式センサーなどのオプトエレクトロニクス産業アプリケーションでよく使用されます。通信部品、LEDなど SCMは二次元のドーピング像を観察し、 N型領域とP型領域を区別することができ、ドーピング分布の異常による故障やリバースエンジニアリング解析に非常に役立ちます、ドーピング厚さなど各領域の寸法も測定できます、チャネル長、トレンチドーピング深さ、ソース/ドレインサイズ、N/Pウェル界面など。 SCM 分析技術は、SIMS や抵抗率分析装置 (SRP) では一次元の分布しか表現できず、SEM と化学エッチング染色を組み合わせた分析技術では正確な分布の制御が難しいなど、他の分析技術の欠点を補うことができます。エッチングレート。図 3 はLD 断面の SCM 画像を示しており、LD 構造のキャリア濃度の相対的な変化とドーピング活性化の分布を明確に識別できます。 |
図3 LDのSCM図 |
光ファイバー通信コンポーネントのテストにおける長年の経験に基づいて、 MA-tek はB5G (Beyond 5G)/6G新材料の研究開発のニーズの分析を継続的に開始しました。MA-tekは業界をリードするハイテク分析機器、設備、技術を保有し、産官学の研究開発を後押しし、より充実した分析サービスを提供することに尽力しています。
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