Präzisionsbeschichtung

Im 2018 gestarteten ECSEL-Projekt HiPERFORM arbeitet das Fraunhofer FEP an der Sputterabscheidung epitaktisch gewachsener Aluminiumnitrid- (AlN) und Galliumnitrid- (GaN) Schichten auf (111) Silizium-Substraten. Diese sollen als Puffer-, und perspektivisch auch als aktive Schichten für Bauelemente der Leistungselektronik dienen, die auf dem Halbleiter GaN basieren und auf kostengünstigen Silizium-Wafern abgeschieden werden.

Im Projekt wurden gemeinsam mit den Anlagenherstellern scia Systems GmbH und CREAVAC-Creative Vakuumbeschichtung GmbH anlagentechnische Voraussetzungen für die Sputterabscheidung der Schichten auf 8“ Wafer geschaffen. Dazu zählen sehr gute Vakuumbedingungen, eine hohe Reinheit der Komponenten und die Möglichkeit der Substratheizung auf ca. 900 °C. Am Fraunhofer FEP wurde ein Magnetron-Sputter-Prozess zur Abscheidung der Schichten durch reaktives Sputtern vom Metalltarget im Argon-Stickstoffgemisch bei hohen Abscheideraten von bis zu 2 nm/s entwickelt. Die Röntgenanalyse der ersten AlN-Schichten zeigt das angestrebte epitaktische Schichtwachstum (siehe Abb.).