Epitaxie Arsenide & Phosphide

Die Abscheidung einkristalliner Halbleiterschichten (Epitaxie) mit definierten optischen und elektrischen Eigenschaften ist die Grundlage für GaAs- und InP-basierte mikroelektronische und optoelektronische Bauelemente.

Für die Mikroelektronik werden am FBH Schichtstrukturen für GaAs-basierte Hetero-Bipolar Transistoren (HBT) für Anwendungen bei hohen Leistungen und Betriebsspannungen entwickelt. Schichtstrukturen mit Emissionswellenlängen im Bereich von 635 nm bis 1220 nm sind die Basis für Hochleistungslaserdioden mit exzellenter Strahlqualität. Zur Wellenlängenstabilisierung werden Strukturen mit vergrabenen Gittern mittels Zweischritt-Epitaxieverfahren realisiert. Neben der Herstellung von Strukturen für Kantenemitter arbeitet das FBH auch an oberflächenemittierenden Lasern, die sowohl als elektrisch gepumpte VCSEL als auch als optisch gepumpte Halbleiterscheibenlaser (SCDL) entwickelt werden.

All diese Strukturen erfordern eine sehr gute Materialqualität der Halbleiterschichten, insbesondere der Grenzflächen zwischen den Schichten, sowie eine präzise Einstellung der Zusammensetzung und Dotierung. Die Entwicklung und Optimierung der Abscheidungsbedingungen für die Materialsysteme (Al,Ga)As, (Al,Ga,In)P und (Ga,In)(As,P) mit dem Ziel die hohe erforderliche Qualität zu gewährleisten ist hier die Aufgabe. Mittels dieser Prozesse werden Schichtstrukturen sowohl für den eigenen Forschungsbetrieb als auch für externe Partner und Kunden gefertigt.

Als Wachstumsverfahren wird die Metallorganische Gasphasenepitaxie (MOVPE), bei der u.a. die Ausgangmaterialien TMGa, TEGa, TMIn, TMAl, Arsin, Phosphin sowie Disilan, DMZn und CBr4 als Dotierquellen eingesetzt. Die hohe Qualität der Halbleiterstrukturen am FBH wird unter anderem durch die genaue Kontrolle der Reinheit dieser Ausgangsmaterialien sichergestellt. Zwei MOVPE-Anlagen des Types Aixtron AIX 200/4 mit 3×2" bzw. 1×3"/4" Kapazität werden für explorative Arbeiten sowie zur Produktion von kleinen Stückzahlen eingesetzt. Eine größere Anlage des Typs Aixtron AIX 2400G3 (5×4") wird für größere Stückzahlen genutzt. Die Anlagen sind mit Systemen zur optischen in-situ Kontrolle des MOVPE-Wachstums mittels Reflexions-Anisotropie-Spektroskopie (RAS) ausgerüstet. Das FBH arbeitet mit dem Hersteller Laytec GmbH stetig an der Weiterentwicklung dieser Messsysteme.

Auf Wunsch stellt das FBH kundenspezifische Schichtstrukturen her und arbeitet bei großen Stückzahlen mit der FBH-Ausgründung TESAG zusammen.