Die Herstellung von SiC Siliciumkarbid-Schaltkreisen

Siliciumkarbid ist ein Breitband-Halbleitermaterial mit besonderen Eigenschaften, das den Betrieb bei hohen Temperaturen erlaubt und besonders gut für Leistungshalbleiter geeignet ist. Das schnelle und effiziente Schalten hoher Spannungen und Ströme, hohe Durchbruchspannungen, Stabilität gegen Strahlungseffekte und gute Wärmeleitfähigkeit sind die positiven Eigenschaften von Siliciumkarbid. Nachteile sind der hohe Preis und die nötigen hohen Temperaturen für die Prozessierung.

Besonders kritisch sind dabei die thermischen Prozesse für die elektrische Aktivierung implantierter Dotierstoffe Al, B (p-Dotierung), N or P (n-Dotierung). Die Öfen für Siliciumkarbid-Prozessierung müssen bis zu 2000°C erreichen können, während für die Herstellung von Schaltkreisen aus Silicium oder GaAs Temperaturen bis 1200°C normalerweise ausreichen. Es gibt auch Vertikalöfen, die solche Temperaturen mit Hilfe von MoSi2-Heizern bzw. Graphit-Heizern erreichen können.

Thermische Prozesse in der SiC-Technologie

Für die Herstellung von SiC-Elektronik sind, ähnlich wie bei der Fertigung von Silicium-Schaltkreisen, verschiedene thermische Prozessschritte erforderlich. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die einzelnen Prozessschritte, die jeweils eingesetzte Ofenart sowie die dabei angewendeten Temperaturen.

Prozess Beschreibung Ofenart Temperatur
Aktivierung Aktivierung von Dotierstoffen nach Ionenimplantation Hochtemperaturofen 2000°C
Oxynitrierung Abscheidung von Oxynitrid Hochtemperatur-LPCVD-Ofen 1400°C
TEOS-Abscheidung Abscheidung von LPCVD-Oxid aus TEOS (Tetraethoxysilan) Hochtemperatur-LPCVD-Ofen 1350°C
Thermische Oxidation Thermische Oxidation mit trockenem oder feuchtem Sauerstoff Vertikalofen 1200°C
PDA Tempern PDA (post deposition anneal) von abgeschiedenen Metallschichten RTP-Anlage 1100°C
Kontakt-Tempern Kurzzeitigem Tempern von Kontakten RTP-Anlage 1000°C
Heizelemente

JTEKT (ehemals Koyo Thermo Systems) entwickelt und produziert eigene, patentierte Heizelemente mit besonderen Eigenschaften. Nach steigender Temperatur geordnet kann JTEKT folgende Heizelemente anbieten:

HGC Heizelement
(high gauge coil)

400 °C – 1250 °C

HGC Heizelement

MoSi2 Heizelement
(Molybdänsilizid)

bis 1400 °C

MoSi2 Heizelement

Karbon-Heizelement

bis 2000 °C

Karbon-Heizelement
Anlagen-Bilder

Es können sowohl kleine, manuell zu beladende Anlagen für Forschung und Entwicklung angeboten werden, wie auch vollautomatische Maschinen für die Massenproduktion, die von Kasette zu Kasette arbeiten. Wir zeigen hier einige Bilder von Produktionsanlagen.

JTEKT Thermo Systems und Crystec freuen sich darauf, für sie eine kostengünstige Anlage aufzubauen, die Ihren strengsten Anforderungen entspricht.