Bitte wählen Sie ihr Lieferland und ihre Kundengruppe
Zur Anwendung als Substratmaterial für bestimmte Bauelemente werden hoch p-leitende SiC Substrate mit einem spezifischen Widerstand p weniger als 0,2 Ohmcm benötigt, dabei ist es wichtig, dass Kristalle mit einem homogenen Dotierstoffeinbau hergestellt werden können. Das Ziel der vorliegenden Arbeit lag darin, die erweiterten Möglichkeiten, die das M-PVT(modified physical vapour transport)-Verfahren für die Züchtung von SiC-Einkristallen bietet, zu untersuchen. Dabei lag der Schwerpunkt auf der Aluminium-Dotierung von SiC. Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, p-dotiertes Material mit einem spezifischen Widerstand von 0,2 Ohm.cm für 4H-SiC und von 0,1 Ohm.cm für auf der C-Seite gezüchtetes 6H-SiC bei guter axialer Homogenität herzustellen. Dieser Erfolg war durch die Optimierung der Gasstrom-/Gasphasenzusammensetzung im MPVT-Verfahren möglich. Bei Dotierversuchen mit Seltenen Erden gelang es zum ersten Mal, Erbium dotiertes SiC Volumenmaterial mit dem PVT-Verfahren herzustellen. Dazu wurde ein spezieller Aufbau entwickelt, der eine in-situ Synthese der Dotierstoffquelle ErC2 ermöglichte, um eine Oxidation dieses sehr reaktiven Materials vor der Züchtung zu vermeiden. Durch die Photolumineszenzmessungen konnte nachgewiesen werden, dass das Erbium mit der verwendeten Methode als Er(3+) auf Gitterplätzen in SiC eingebaut wurde. Es wurde festgestellt, dass hohe Züchtungstemperaturen und ein niedriger axialer Temperaturgradient bei geeigneter Reservoirposition zu einem besonders hohen Aluminiumeinbau führen. Auf diese Weise konnte eine Züchtungsmethode etabliert werden, mit der reproduzierbar Aluminium dotiertes SiC mit Widerstandswerten p weniger als 0,2 Ohm.cm hergestellt werden kann. Mit Hilfe der temperaturabhängigen Halleffektmessungen wurden Indizien dafür gefunden, dass in Aluminium dotierten Proben zwei unterschiedliche Ladungsträgertransportmechanismen, Löcherleitung und Störstellenleitung, bei Raumtemperatur nebeneinander existieren. Man kann davon ausgehen, dass sich dieser Effekt negativ auf Bauelemente auswirkt, die auf diesen Substraten prozessiert werden. Um eine zerstörungsfreie Bestimmungsmethode für die Ladungsträgerkonzentration in hoch Aluminium dotiertem Material zu etablieren, wurden Raman-Messungen durchgeführt. Es wurden auch die Auswirkungen unterschiedlicher Einflussgrößen wie thermisches Feld, Gasphasenzusammensetzung, Dotierstoffe und Keimpolytyp auf die Polytypenstabilität und die gebildeten Polytypen betrachtet, dabei wurde ein wesentlicher Einfluss der Dotierstoffe auf die Polytypenzusammensetzung entdeckt. Stickstoff und vor allem Erbium begünstigen 4H-SiC Wachstum, während Aluminium in hohen Gehalten 6H-SiC stabilisiert. Der starke 4H-stabilisierende Einfluss von Erbium bei extrem geringem Einbau ist dabei ein überraschendes Ergebnis. Die stark 6H-stabilisierende Wirkung von hohen Aluminium-Gehalten stellt eine Herausforderung für die Herstellung von hoch Aluminium dotiertem 4H-Substratmaterial dar, die man noch in den Griff bekommen muss. Als weiteres wichtiges Ziel bleibt noch, anhand eines Bauelementdemonstrators zu zeigen, dass sich das hoch Aluminium dotierte Material wirklich als Substrat eignet.