Ziel der Entwicklung
Das freezing out-Phänomen bei Halbleitern muss bei der Entwicklung von hochpräzisen Halbleitersensoren insbesondere bei tiefen Temperaturen berücksichtigt werden. Bei tiefen Temperaturen werden die Dotieratome nicht vollständig ionisiert, was zu einer Reduktion der Ladungsträgerkonzentration führt (freezing out). Es wurden quantenmechanische Rechnungen und umfangreiche Messungen an Halbleitern im Temperaturbereich von 300K bis 4K durchgeführt. Dies diente dazu, zukünftige Simulationen im MEMS-Bereich und der Halbleiterindustrie in diesem Temperaturbereich auf eine bessere Datenbasis zu stellen und zuverlässiger zu machen.
Vorteile und Lösungen
Durch Messungen an Hall-Strukturen und an p/n-Übergängen mit unterschiedlichen Bor- und Phosphordotierungen und Rechnungen parallel dazu, konnten im Temperaturbereich bis knapp über dem absoluten Nullpunkt Daten über die Ladungsträgerkonzentration und Ladungsträgerbeweglichkeit bereitgestellt werden, die zukünftige Entwicklungen in diesem Temperaturbereich genauer, schneller und kosteneffizienter machen.
Zielgruppe und Zielmarkt
Der Temperaturbereich von 300 K bis 4 K gewinnt für Mikrosysteme und -komponenten an Bedeutung. Hierzu zählen etwa Detektoren und kalibrationsfreie Temperatursensoren, die entweder als Einzelbauelemente oder in Systemen als integrierte Sensoren mit anderen Bauelementen zum Beispiel Drucksensoren, Verwendung finden. Das CiS Forschungsinstitut verwendet die Ergebnisse dazu, mit der am Forschungsinstitut vorhandenen Simulationssoftware durch Implementierung der Daten im kryogenen Temperaturbereich bessere Simulationsergebnisse zu erreichen. Damit werden neue Produktentwicklungen durch die verbesserte Aussagekraft der Simulationsergebnisse deutlich beschleunigt und gleichzeitig werden die Produktentwicklungen kosten- und ressourceneffizienter.
