Technologieentwicklung und Herstellung von SiC-basierten (V)UV-Photodioden mit Ionenimplantierten p-Emitter
Third Party Funds Group - Sub project
Start date : 01.01.2020
End date : 31.12.2021
Extension date: 31.05.2022
Project details
Short description
Sensors for UV radiation based on the semiconductor material silicon carbide (SiC) will be developed. These are supposed to allow the detection of UV radiation with particularly short wavelengths (Vacuum-UV). This has not been able with current SiC based sensors yet. Therefore, the present manufacturing process has to be modified and enhanced, so that the electrically active area reaches close to the sensor surface while maintaining a sufficiently high sensitivity. Besides that, new design types of the sensor are considered in order to improve the sensitivity. Device simulation supports the process development and the results of the experiments will be used to enhance the simulation models as well.
Scientific Abstract
Ein neues Herstellungsverfahren für SiC-basierte (V)UV-Photodioden mit einem ionenimplantierten Emitter wird entwickelt. Besonderer Fokus liegt auf Photodioden, deren Sensitivität bis Wellenlängen unterhalb von 200 nm (Vakuum-UV) reicht. Dafür ist ein flacher p-Emitter erforderlich, dessen prozesstechnische Umsetzung mittels einer Aluminiumimplantation untersucht wird. Durch Anpassung der Implantationsenergien, -dosen, -winkel und Streuoxiddicken soll das bei der Ionenimplantation in SiC auftretende Channeling minimiert und eine geringe Emittertiefe erreicht werden. Im Zuge dessen wird ebenso das Diffusionsverhalten von flachen Aluminiumdotierprofilen in SiC untersucht. Das Ausheilen der durch die Implantation auftretenden Strahlenschäden soll durch eine Anpassung bestehender Prozessschritte sowie durch zusätzliche Maßnahmen optimiert werden. Dies soll einer Verbesserung der Ladungsträgerlebensdauer besonders im Gebiet der oberflächennahen Raumladungszone dienen. Der dafür und für das Aktivieren des implantierten Aluminiums eingesetzte Hochtemperaturschritt kann Kohlenstofffehlstellen erzeugen, welche als Rekombinationszentren ebenso die Ladungsträgerlebensdauer negativ beeinflussen. Untersuchungen zur Minimierung dieser Fehlstellen werden unternommen. Die Oxidation von SiC und die TEOS-Abscheidung werden als Prozessmöglichkeiten zum Aufbau der SiO2-Antireflexschicht verglichen. Die Homogenität der Diodensensitivität über dem Wafer sowie der Einfluss auf die Grenzflächendefektdichte werden in diesem Zusammenhang untersucht. Weiterhin werden neuartige Designvariationen analysiert, wie z.B. eine Fingerstruktur des Emitterkontaktes, um einen eventuell auftretenden hohen Serienwiderstand bei flachen Emittern zu reduzieren. Die Auslegung der Prozessparameter wird durch analytische und numerische Bauelementsimulation unterstützt. Zugleich werden die Ergebnisse der Experimente in die Verbesserung der Simulationsmodelle einfließen.
