Herstellung von Leistungshalbleitern.

Die Leistungselektronik ist eine der entscheidenden Komponenten für die Steuerung, Umformung und Schaltung von elektrischer Energie. Da diese Halbleiter oft in sehr anspruchsvollen Anwendungsgebieten gebraucht werden, müssen sie möglichst langfristig stabil, nicht anfällig und temperaturbeständig sein. Heutzutage werden beispielweiße Elektro- und Hybridfahrzeuge zahlreich mit diesen Bauteilen ausgestattet. Außer in der Automobiltechnik finden wir sie auch in der Unterhaltungselektronik, Telekommunikation oder Biomedizin. Die modernen Anforderungen verlangen damit eine stetige Entwicklung und Verbesserung von hochspannungs- und verlustarmen Leistungshalbleitern.

Auf dem Markt gibt es eine sehr große Bandbreite von Halbleitern. Zu den wichtigsten Materialien gehören hier: Silizium (Si), Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder Galliumarsenid (GaAs). Welche dieser Halbeiter am besten geeignet sind, entscheiden die Materialeigenschaften, die Anforderungen des Geräts und die Kosten. Jeder dieser Stoffe hat sich in seiner Nische etabliert.

Die Herausforderung für die Halbleiterindustrie: Temperatur-Zeit-Abhängigkeit.

Für den Einsatz in der immer anspruchsvoller werdenden Elektronikindustrie gibt es jedoch noch Hindernisse zu überwinden. Es wird eine höhere Leistungsdichte, Effizienz und Zuverlässigkeit gefordert. In der Halbleiterindustrie werden zahlreiche thermische Prozesse eingesetzt, um die Eindiffusion von Dotierstoffen zu begünstigen oder die Halbleiter zu oxidieren und zu tempern. Diese verlaufen meistens in einem Prozessgas. Unter kontrollierten Bedingungen werden „Verunreinigungen“ in die Halbleiterstruktur eingebaut, wobei sich das Leistungsverhalten des Stoffes ändert. Die Diffusionskoeffizienten bei Halbleitern sind stark temperaturabhängig.

Eines der Standardverfahren nutzt z. B. Wasserdampf zum Oxidieren von Siliziumoberflächen (sogenannte nasse oder feuchte Oxidation) und verläuft normalerweise bei Temperaturen zwischen 900°C und 1100°C ab. Die Schicht wächst hier schnell, aber die Kristallqualität ist nicht zufriedenstellend. Diese Reaktion lässt sich durch höhere Temperaturen eindeutig beschleunigen. Bei trockener Oxidation (unter Sauerstoff und bis 1200°C) kommt es zum optimalen Kristallwachstum und zur deutlich besseren Schichtqualität.

Die Temperaturabhängigkeit der Diffusion gewinnt noch mehr an Bedeutung, weil sie nicht nur die qualitativen und funktionellen Eigenschaften der behandelten Materialien positiv beeinflussen kann, sondern auch die Gesamtprozesslänge verkürzt.

Die Lösung für die thermischen Ansprüche der Halbleiterindustrie: Kontrolliertes und präzises Heizen.

Diffusion ist ein thermisch gesteuerter Prozess. Dafür wird ein präzises Heizsystem benötigt.

Gerne entwickelt SCHUPP® mit Ihnen zusammen ein MolyTec - Heizsystem zur kontrollierten und genauen Wärmebehandlung von Halbleitern. Wir kombinieren gemäß Ihren Anforderungen hochreine Heizelemente aus Molybdändisilizid (MoSi2) und vakuumgeformte Isolationsteile aus nicht klassifizierter polykristalliner Mullit/Aluminiumoxid-Wolle (PCW). Unsere Heizsysteme ermöglichen Prozesstemperaturen sogar bis 1450°C (stark anwendungs- und geometrieabhängig).

Das Ergebnis: Schnelle und hocheffiziente Wärmebehandlung der Halbleiter bei hohen Temperaturen.

Die wichtigsten Einflussparameter in der Halbleiterindustrie sind Temperatur und Zeit. Der Einsatz von MolyTec-Heizsystemen ermöglicht eine Verkürzung der Prozesszeit durch höhere Prozesstemperaturen im Vergleich zu Draht. Darüber hinaus bietet das System eine homogene Temperaturverteilung und höhere Leistungseinbringung durch MoSi2-Heizelemente gegenüber alternativen Heizlösungen. Schnelle und unkomplizierte Installation verringert lange Wartungsausfälle. Die hochwertigen Komponenten des Heizsystems führen zu einer höheren Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen (z. B. mit Draht).

 

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