Die Arbeitsgruppen Halbeleiterbauelemente am Institut für Angewandte Physik beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Prozessentwicklung und -integration neuer Materialien für die Mikro-, Nano- und Leistungselektronik. Dazu zählen die Herstellung und Charakterisierung dünner dielektrischer Schichten sowie elektrischer Kontakte auf Si, GaAs und Halbleitern mit großer Bandlücke wie GaN, SiC, und AlN. Unter Nutzung der umfangreichen technischen Ausstattung des Zentralen Reinraumlabors der TU BA Freiberg, können Halbleiterbauelemente wie Metall-Isolator-Halbleiter-Strukturen (MIS), Dioden und Hetero-Feldeffekt-Transistoren (HFET/MISHFET) hergestellt werden. Die anschließende elektrische Charakterisierung mittels modernster Ausstattung ermöglicht die Untersuchung wichtiger physikalischer Eigenschaften der hergestellten Materialien und eine gezielte Prozessentwicklung.

• Prozessierung kleiner Probenstücke ab 1x1 cm² bis hin zu 6″-Wafer ist möglich
• Erfahrungen mit unterschiedlichen Halbleitern (Si, GaN, GasAs, SiC, AlN …)
• Abscheidung von Dielektrika (SiO₂, Al₂O₃, Si₃N₄, TiO₂, ZrO₂, …) mittels thermischer, chemischer (CVD) und Atomlagenabscheidung (ALD)
• Abscheidung von Metallen (Ag, Al, Au, Ni, Sc, Ti, V, …) mittels physikalischer Verfahren (PVD)
• Strukturierung mittels Lithographie (Maskaligner: CD < 3 µm, Laserschreiber: CD < 1 µm)
• nasschemische und Trockenätzprozesse
• thermische Behandlung unter reduzierender, oxidierender oder Inertgasatmosphäre sowie schnelle thermische Prozesse (RTA)

• Strom-Spannungs-Messungen (dc und gepulst) zur Bestimmung von Leckströmen, Kontakt- und Schichtwiderständen sowie parametrischen Bauelementkennlinien
• Relaxationsmessungen zur Bestimmung der dielektrischen Absorption
• Kapazitäts-Spannungs-Messungen zur Bestimmung von Oxidladung, Substratdotierung und Grenzflächenzustandsdichte
• Leitwertmessungen zur Bestimmung der Grenzflächenzustandsdichte an MIS-Strukturen
• Deep level transient spectroscopy (DLTS) zur Bestimmung von Defektzuständen in Halbleitermaterialien
• temperaturabhängige Messungen sind auf bis zu 300 mm großen Wafer von -60°C bis +300°C möglich
• kryogene Messungen an kleinen Proben sind bis 77 K möglich

• ENGAGE - Entwicklung von n-typ basierten GaAs-Dioden für die nachhaltige, globale Energieversorgung
  • SAB/EFRE F&E Verbundprojektförderung, FKZ 100685764
  • Laufzeit: 01/25 – 12/27
  • Entwicklung von leistungselektronischen Dioden auf Basis von n-typ Galliumarsenid. Ziel sind eine hohe Energieeffizienz, Schaltgeschwindigkeit und Durchbruchspannung.

• NextPIN - Entwicklung von Next-Generation PIN-Dioden auf GaAs Basis
  • SAB/ESF Plus, MINT-Fachkräfteentwicklung 2021-2027, FKZ 100789636
  • Durchführungszeitraum: 02/26 – 09/28
  • Aufbau eines Innovationsteams zusammen mit der 3-5 Power Electronics GmbH. Realisierung einer GaAs PIN-Diode mit einer Durchbruchspannung von bis zu 1500 V.

• ReFinE - Entwicklung und Zuverlässigkeitsverbesserung ferroelektrischer FinFETs für neuartige Speicher- und neuromorphe Anwendungen
  • DFG, FKZ 546743543
  • Laufzeit: 03/25 – 02/28
  • Integration ferroelektrischer Gate-Dielektrika in FinFETs. Atomlagenätzen (ALE) und -abscheidung (ALD). Elektrische Charakterisierung von Defekten und Untersuchungen zur Zuverlässigkeit ferroelektrischer Schichten.

• Func4Punc - Funktionalisierung von AlGaN/GaN HEMTs durch additives ferroelektrisches AlScN zur effizienten Leistungsumwandlung
  • DFG, SPP 2477 Nitrides4Future, FKZ 563147180
  • Laufzeit: 06/26 – 05/29
  • Integration von ferroelektrischen AlScN-Schichten zur Programmierung der Schwellspannung von AlGaN/GaN HEMTs (high electron mobility Transistoren). Atomlagenabscheidung (ALD) ternärer Gate-Dielektrika mit variablen dielektrischen Eigenschaften.

Eine detaillierte Übersicht der vorhanden technischen Ausstattung und Prozesse ist hier zu finden:

IAP Ausstattung Zentrales Reinraumlabor

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