2016-09-01  –  2020-05-31

832.168,00 EUR

Freiberger Compound Materials Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Freiberg, Sachsen

03ET1398D

Energiesparende Industrieverfahren - Industrieöfen [EA3204]

01169633/1  –  Enkrist: Energieeinsparung bei der Herstellung von besseren Karbid- und Nitrid- Halbleiterkristallen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN2)

Energie

Die Aufgabe der FCM besteht darin, die eingesetzte Energie bei der Herstellung von GaN-Substraten mittels HVPE um 5 kWh/cm2 zu reduzieren. Dazu soll die Ausbeute an Substratfläche je Energieeinsatz erhöht werden. Zuerst wird die Materialqualität mit dem bestehenden Züchtungsprozess so weit erhöht, dass rissfreie Kristalle mit einer Länge von mehr als 1 mm möglich werden. Hierfür wird vor allem die verwendete Abfolge an verschiedenen Prozessbedingungen verbessert werden. Es werden alternative Keimkonzepte erforscht, die ihrerseits mit einem geringeren Energieaufwand hergestellt werden können und gleichzeitig eine Ablösung des Kristalls vom Keim erlauben. Im Anschluss daran soll die hergestellte Kristalllänge erhöht werden, sodass mehrere Substrate aus einem Kristall geschnitten werden können. Hierfür muss ein tiefes Verständnis für die Entstehung und Minimierung von Verspannungen innerhalb des Kristalls entlang der gesamten Wertschöpfungskette erlangt werden. Die Länge soll von etwa 1 mm auf über 5 mm erhöht werden. Komplementär zu diesem Ansatz soll die Kristallfläche je Energieeinsatz vergrößert werden, indem mehrere Kristalle auf einmal hergestellt werden. Für diesen Ansatz muss ein tieferes Verständnis für eine Homogenisierung der Prozessbedingungen innerhalb der Reaktorkammer erlangt werden. Insbesondere die Gasführung wird hierfür, begleitet von umfangreichen computergestützten Modellierungen, verbessert werden. Als weiterer Ansatz sollen großflächige Keime mit einem Durchmesser von bis zu 100 mm verarbeitet werden. Hierfür müssen die zuvor gewonnenen Erkenntnisse zur Reduzierung von Verspannungen und zur Homogenisierung von Prozessbedingungen kombiniert werden.