Die Qualität von Wafern aus Siliziumkarbid wird verbessert

Die Verfahren des Rapid Thermal Annealing (schnelle thermische Ausheilung) sind bei der Herstellung von leistungsfähigen Halbleitern, die für Anwendungen in der Mikroelektronik produziert werden, wichtig. Zurzeit läuft das Verfahren auf der Grundlage der Niedrigenergie-Ionenstrahlimplantation vor der thermischen Ausheilung ab. Zwar kann auf diese Weise das zentrale Verfahren der Bearbeitung von Geräten effektiv gesteuert werden, doch bei einem Energieniveau von unter 1keV kann es zu einem verringerten Waferdurchsatz kommen. Zur Lösung dieses Problems übernahm man die Verfahren des Flash Lamp Annealing (FLA, Blitzlampen-Ausheilung).

Das blitzlampenunterstützte Auftragen von SiC (FLASiC – Flash Lamp Supported Deposition of SiC) ist ein alternativer Ansatz gegenüber dem FLA-Verfahren und erlaubt ein heteroepitaxiales Wachstum dünner Filme von kubischem SiC (3C-SiC). 3C-SiC verfügt über die höchste Elektronenmobilität von allen bekannten SiC-Polytypen, ohne dass solche speziellen Defekte wie bei anderen Polytypen auftreten. Durch die hohe Qualität und die geringen Kosten des Substrats ist das heteroepitaxiale Aufwachsen von 3C-SiC auf Si-Einkristallwafern sehr populär.

Mittels dieses Verfahrens kann eine dünne, defektarme SiC-Keimschicht entstehen, auf der dickere epitaxiale SiC-Schichten wachsen. Dennoch gehören zur 3C-SiC-Schicht zwei Regionen von unterschiedlicher Qualität, weswegen der qualitativ hochwertige Teil der 3C-SiC-Schicht nicht in vollem Umfang nutzbar ist. Zudem kann es beim Rapid-Melting-Verfahren und bei gleichzeitigem Vorhandensein von Restdefekten sowie Wärmespannung zu Wölbungen kommen, infolge derer sich das Substrat verbiegen und einbeulen kann.

Deshalb beinhaltet eine verbesserte Version des FLASiC-Verfahrens, das so genannte Invers-FLASiC (i-FLASiC), ein Aufbringen von zwei Schichten. Dabei werden eine katalytische Poly-Si-Schicht auf den epitaxialen 3C-SiC-Film und anschließend eine Deckschicht darauf aufgetragen. Das i-FLASiC-Verfahren erbringt einen dünnen 3C-SiC-Film mit verbesserter Qualität, der als Keim für ein weiteres epitaxiales Wachstum dicker 3C-SiC-Schichten fungieren kann und somit eine Produktion von 3C-SiC-Wafern in hervorragender Qualität und in großen Mengen ermöglicht.