Beitrag zur Herstellung von Elektronik auf Nitrid-Basis

Der Einsatz von Nitrid-Materialien in der Elektro- und Optoelektroindustrie kann zur Entwicklung neuer Geräte auf Nitrid-Basis mit gesteigerter Leistung und erweiterten Möglichkeiten führen. Jedoch ist die Verfügbarkeit der Quellen dieses Ausgangsstoffes auf europäischer Ebene noch sehr begrenzt, was zu einem kostenintensiven und zeitaufwendigen Herstellungsprozess für solche Geräte führt.

Untersuchungen dieser neuen Nitrid-Materialien zeigten, dass sie bedeutende Durchbrüche auf dem Gebiet der Elektronik und Optoelektronik erzielen können. So können beispielsweise Halbleiter auf GaN-Basis eine weit verbreitete Anwendung finden, die von Display-Technik und Datenspeicherung bis hin zu medizinischer Diagnostik und Radarsystemen reicht.

Die europäischen Forschungsaktivitäten auf diesem Gebiet liegen, verglichen mit denen anderer Regionen, zurück. Deshalb hat die Industrie in Asien und den USA bereits stärkere Positionen auf dem Optoelektronik-Markt eingenommen. Um die gegenwärtige Lücke zu schließen und die Anwendungsmöglichkeiten für die europäische Industrie zu erweitern, konzentrierte man sich im Rahmen des EURONIM-Projektes auf die Schaffung industrieller Quellen für epitaktische Nitrid-Scheiben. Im Laufe des Projektes wurden neben verschiedenen industriellen Produkten auch qualitativ hochwertige GaN-Scheiben entwickelt.

Nach Silizium (Si) gilt nun GaN als eines der wichtigsten Halbleiter-Materialien für die neue Generation hochfrequenter und leistungsstarker Transistoren, die auch bei sehr hohen Temperaturen noch arbeiten können. Neben seinen außergewöhnlichen Eigenschaften ist GaN auch umweltfreundlicher und weniger giftig als andere Substanzen und senkt so das Gesundheitsrisiko.

Im Rahmen von EURONIM wurden Standard-GaN/Saphir-Templates hergestellt, die die Produktion von Templates mit geringer Versetzungsdichte ermöglichten. Diese Pseudo-Substrate können für zunehmend genutzte Gerätestrukturen auf Nitrid-Basis wie UV-Detektoren oder Transistoren eingesetzt werden. Durch die Anwendung eines speziellen Verfahrens mit dem Namen Epitaxial Lateral Overgrowth (ELO) wurden auch GaN/Saphir-Pseudosubstrate mit sehr geringer Schadensdichte entwickelt.

Darüber hinaus konnte man unter Einsatz der HVPE-Methode (Hydride Vapor Phase Epitaxy) an qualitativ hochwertigem ELO-GaN/Saphir starke GaN-Schichten wachsen lassen. Mithilfe von Laser-Ablöseverfahren oder anderen Technologien kann die Saphirschicht abgeschieden werden. So entsteht reines GaN, das zur Herstellung von Laserdioden verwendet werden kann.

Trotz geringer Verbesserungen, die noch für den Produktionsprozess erforderlich sind, ist das Potenzial der neuen GaN-Strukturen gewaltig. Man erwartet, dass solche Leistungen die Produktion von Substraten zur zunehmenden Nutzung von Nitriden in Europa vorantreiben werden. Darüber hinaus können die Projektergebnisse auch für europäische Nitrid-Fertigungsanlagen Vorteile bei der Entwicklung neuer innovativer und äußerst hochwertiger Elektronik und Optoelektronik bringen.