Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTSBei der fortschreitenden Miniaturisierung in der Halbleiterindustrie spielen Dünnschichttechnologien wie die Atomlagenabscheidung (ALD) eine bedeutende Rolle. Diese Technologie ermöglicht es, 3D Strukturen abzuscheiden und Schichtdicken genau einzustellen. Im aktuellen »ALEStar«-Projekt sollen ALD-Prozesse mit neuartigen Ätzprozessen wie dem Atomic Layer Etching (ALE) kombiniert werden, um nitridische Bauelemente mit genau einstellbaren elektrischen Eigenschaften zu realisieren. Im Vergleich zu Silizium zeichnen sich Nitrid-Halbleitermaterialien, wie Galliumnitrid (GaN), Aluminiumnitrid (AlN) und deren ternäre Verbindungen AlGaN, durch eine hohe Elektronenbeweglichkeit, Durchbruchspannung und eine große direkte Bandlücke aus. Daher eignen sich Nitrid-Halbleitermaterialien besonders für Hochfrequenzanwendungen und die Hochspannungselektronik.
Die ALE-Technologie bietet zwei wesentliche Vorteile, die Effizienz bei der Fertigung von nitridischen Hochleistungsbauelemente zu steigern. Zum einen erlaubt der atomlagenpräzise ALE-Prozess eine genauere Herstellung der besonders im Kontakt- und Gate-Bereich sehr geringen Stufenhöhen bei gleichzeitig reduzierter Schädigung im Vergleich zu bisherigen trockenchemischen Ätzverfahren wie dem Rapid Ion Etching (RIE). Zum anderen verspricht die Selbstlimitierung des Prozesses eine hohe laterale Homogenität über den gesamten Wafer. Darüber hinaus beschäftigen sich die Forschenden sich mit der Möglichkeit einer In-situ-Passivierung der geätzten Schicht durch die Abscheidung von Dünnschichtdielektrika.
Die Prozessentwicklung wird durch eine begleitende Charakterisierung der verwendeten Materialien unterstützt. Zudem wird die Oberflächenbeschaffenheit der Testbauelemente nach Prozessierung sowie deren Funktionsfähigkeit untersucht. Damit ist ein Monitoring des Ätzprozesses in einem frühen Stadium der Entwicklung möglich.
Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Evaluierung von Ätzgasen. Es soll geprüft werden, welche Alternativen es zu chlorhaltigen Ätzgasen gibt und welche umweltspezifischen und technischen Vorteile damit verbunden sind.
