Leistungshalbleiterbauelemente

Der Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente forscht an Bauelementen und elektronischen Systemen basierend auf Substraten mit hohem Bandabstand (wide-band-gap materials). Zu diesen Materialien zählt neben Siliciumcarbid (SiC) auch Galliumnitrid (GaN).

Insbesondere die Herstellung und Charakterisierung von Leistungsbauelementen für Spannungsklassen über 1000 V auf Siliciumcarbid-Substraten ist ein Schwerpunkt des Lehrstuhls. Aufgrund seines im Vergleich zu Silicium deutlich höheren Bandabstandes von über 3 eV bietet SiC die Möglichkeit, Bauelemente für Hochtemperatur- und Hochspannungsanwendungen zu verwirklichen. Neben den Prozessgeräten der Silicium-Technologie stehen dem LEB Anlagen zur Verfügung, die speziell auf die Anforderungen bei der Herstellung von SiC-Bauelementen abgestimmt sind (z.B. Hochtemperaturofen zur Aktivierung von Dopanden bis  1900 °C). Neben Untersuchungen zu ausgewählten Prozesssequenzen (z.B. dem Ausheilverhalten von implantierten Schichten in 4H-SiC oder dem Oxidationsverhalten von SiC) wurden in den vergangenen Jahren vor allem Forschungsarbeiten im Bereich neuartiger SiC-Leistungsschalter sowie der SiC-Prozessintegration durchgeführt. Für die Realisierung verlustarmer unipolarer Leistungshalbleiterbauelemente werden laterale Ladungskompensationsstrukturen auf SiC untersucht. Darüber hinaus werden am Lehrstuhl neuartige  UV-Photodioden auf SiC erforscht und entwickelt. Die halbleitertechnologischen Experimente werden durch entsprechende Prozess- und Bauelementesimulationen unterstützt. Aus den hergestellten SiC-Bauelementen werden Modellparameter für die Schaltungssimulation eruiert. 

In weiteren Forschungsarbeiten wurden am Lehrstuhl GaN-Leistungsbauelemente statisch und dynamisch charakterisiert. Auf der Basis der dynamischen Kenndaten erfolgt eine simulative Abschätzung der unter gegebenen Wirkungsgradanforderungen möglichen Schaltfrequenzen in einem isolierenden DC/DC-Wandler. Zudem wird eine angepasste Aufbau- und Verbindungstechnik für GaN-Leistungsbauelemente entwickelt.

Projekte:

Prozessoptimierung zur Ausbeuteerhöhung von unipolaren 4H-SiC-Leistungsbauelementen

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen eines
LEB-Promotionsvorhabens in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für
Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) bearbeitet.

 

Kurzbeschreibung zu:

Prozessoptimierung zur Ausbeuteerhöhung von unipolaren
4H-SiC-Leistungsbauelementen

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HT CMOS: Zu einer zuverlässigen und hochtemperaturstabilen SiC CMOS Technologie - Konzepte, Herausforderungen und Lösungen

Diese Arbeit soll eine 4H-SiC Technologie für die Herstellung von hochtemperaturstabilen CMOS Bauelementen ermöglichen.

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Entwicklung eines monolithisch integrierten Lasttrennschalters, basierend auf SiC-JFET-Technologie

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen eines
LEB-Promotionsvorhabens in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für
Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) bearbeitet.

 

Kurzbeschreibung zu:

Entwicklung eines monolithisch integrierten
Lasttrennschalters, basierend auf SiC-JFET-Technologie

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Investigation of shielding effects and gate oxide quality for 4H-SiC TrenchMOSFETs

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen eines
LEB-Promotionsvorhabens in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für
Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) bearbeitet.

 

Kurzbeschreibung zu:

Investigation of shielding effects and gate oxide quality
for 4H-SiC TrenchMOSFETs

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Modell of low ohmic Ni contact formation on n-type 4H-SiC by laser annealing

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen eines
LEB-Promotionsvorhabens in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für
Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) bearbeitet.

 

Kurzbeschreibung zu:

Modell of low ohmic Ni contact formation on n-type 4H-SiC by
laser annealing

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Novel Approach to SiC Power Device Fabrication: High-Purity Semi-insulating Substrates Doped by Energy-Filtered Ion Implantation

Kurzbeschreibung zu:

Novel Approach to SiC Power Device Fabrication: High-Purity Semi-insulating Substrates Doped by Energy-Filtered Ion Implantation.

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen eines
LEB-Promotionsvorhabens in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für
Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) bearbeitet.

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Optimierung der elektrischen Eigenschaften von 4H-SiC-Leistungshalbleitern
mittels „Trench“-Struktur

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen eines
LEB-Promotionsvorhabens in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für
Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) bearbeitet.

 

Kurzbeschreibung zu:

Optimierung der elektrischen Eigenschaften von
4H-SiC-Leistungshalbleitern mittels „Trench“-Struktur

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An Approach for the Characterization of the Adhesion Strength Degradation of Semiconductor's Thin Film Metallizations

Das
Forschungsprojekt wird im Rahmen eines Promotionsvorhabens in
Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Integrierte Systeme und
Bauelementetechnologie (IISB) bearbeitet.

Kurzbeschreibung zu: An
Approach for the Characterization of the Adhesion Strength Degradation of
Semiconductor's Thin Film Metallizations

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