SiC-Services

Maßgeschneiderte SiC-Services

Unsere Expertise im Bereich Siliziumkarbid für Ihre Projekte

In enger Zusammenarbeit mit der hauseigenen Organisationseinheit „π-Fab“ bietet das Fraunhofer IISB umfassende F&E-Services auf Basis von Siliziumkarbid an, die das volle Spektrum von der Material- und Prototypentwicklung bis hin zum Modulaufbau und Mechatronik-Systemen abdecken.
Einzigartige Materialeigenschaften machen Siliziumkarbid (4H-SiC) zum idealen Halbleiter für Hochspannungs- und Hochleistungselektronik. Aber auch zur Realisierung von Sensoren und Detektoren, die unter besonders anspruchsvollen Bedingen zum Einsatz kommen sollen, eröffnen sich neue Anwendungsfelder. Design-Studien, Machbarkeitsprüfungen, Wirksamkeitsnachweise und Prototypherstellung sind dabei nur ein Teil des umfassenden Spektrums, dass unseren Kunden mit der interdisziplinären „SiC-Toolbox“ des IISB zur Verfügung steht. 

 

Vom Material zum System - umfassende Leistungen aus einer Hand

 

Ausdrückliches Ziel unserer SiC-Services ist es, unseren Kunden das fundierte Know-how und die am IISB entwickelten Technologien zu erschließen, um sie bei der Forschung, Entwicklung und Herstellung in den Bereichen Halbleitergrundmaterialien, Leistungsbauelemente, Aufbau-und Verbindungstechnik sowie elektronische und mechatronische Systemintegration individuell zu unterstützen.
Dabei können wir auf 20 Jahre gemeinsamer Arbeit mit Partnern aus der SiC-Forschung und Halbleiterindustrie aufbauen. Ein Erfahrungsschatz, mit dem sich das IISB an seinem Hauptsitz in Erlangen als Hotspot für Siliziumkarbid etablieren konnte und durch den sich das Institut auch als kompetenten Partner für Auftragsforschung und Entwicklung auszeichnet.

SiC-Kernkompetenzen

SiC-Materialentwicklung

Die Materialentwicklung bildet die Basis der SiC-Services am IISB. Gestützt von unserer Expertise aus den Bereichen Bauelemente und Systeme können wir unseren Kunden zu maßgefertigten Halbleitermaterialien höchster Qualität verhelfen. Dabei bieten wir alle Prozessschritte aus einer Hand an – von der Epitaxie über die Charakterisierung und Simulation bis hin zur Bauelementeprozessierung.

 

Homoepitaxy

Fraunhofer IISB entwickelt Prozesse für das epitaktische Wachstum auf der Si- und C-Seite von 4H-Siliziumkarbidsubstraten mit unterschiedlicher Verkippung, d.h. mit verschiedenen Verkippungswinkeln und -richtungen. Darüber hinaus ist ein epitaktischer Wachstumsprozes für die Herstellung von Epitaxieschichten mit niedriger BPD-Dichte verfügbar:

 

Equipment

  • Horizontale Hot-Wall-Reaktoranlage (VP508GFR)
  • 2 separate Wachstumsschläuche für n- und p-typ-Schichten mit niedriger Kompensation
  • Waferkapazität: 1 x3 Zoll, 1 x 100 mm

CVD Prozess

  • Wachstumstemperatur bis zu 1700°C
  • Vorprodukte: Silan, Propan
  • Trägergas: Hydrogen
  • n-Typ durch Nitrogen-Dotierung (N2)
  • p-Typ durch Aluminium-Dotierung (TMA)

Gängige Vorgaben

  • Diffusionsschichtdicke: 1 µm bis 60 µm
  • Dickere Schichten auf Anfrage
  • n-Typ: 1 x 1015 cm-3 < n < 5 x 1017 cm-3
  • p-Typ: 1 x 1016 cm-3 < p < 5 x 1019 cm-3
  • Weitere Dotierungsgrade auf Anfrage

Charakterisierung & Defektanalyse

 

Das IISB kann auf umfassendes Wissen bezüglich der Charakterisierung von strukturellen Defekten in 4H-SiC-Materilaien sowie der elektrischen Charakterisierung von Elektrogeräten zurückgreifen. Die angebotenen Leistungen der Charakterisierung basieren auf den nachfolgend genannten Methoden. Gerne beraten wir unsere Kunden bei der der Wahl der für ihr spezifisches Anliegen passenden Variante: 

Epitaxieschichten und Bauteile

  • SEM mit EDS, CL, EBIC
  • TEM mit EDS, EELS
  • Focused-ion-beam-Technologie (FIB)
  • Röntgentopographie (XRT)
  • Atomkraftmikroskopie (AFM)

Epitaktische Schichten

  • Defekt-selektives Ätzen (DSE)
  • Kapaizitäts-Spannungswert-Messung (C-V)
  • Fourier-Transformations-Infrarot Spektroskopie (FTIR)
  • Microwave-Deftected Photoconductivity Decay (µ-PCD)

Elektrobauteile

  • Elektrische Charakterisierung von Bauteilen(I-V, C-V) bis 500°C
  • Parameter-Analyse von MOSFETs
  • Statische und dynamische Charakterisierung von Hochspannungsbauteilen
  • Automatischer Prober zur Einschätzung der Zuverlässigkeit