Lokale Lebensdauereinstellung für Power Devices mit MeV H- und He-Ionen

Wir unterstützen Halbleiterhersteller, R&D-Teams und Prozessverantwortliche bei der Durchführung definierter H-/He-Bestrahlungslose zur Defekt- und Lebensdauerprofilierung in IGBTs, Fast-Recovery-Dioden, PiN-Dioden, Thyristoren und SiC-Teststrukturen.

Warum MeV H- und He-Ionen? H- und He-Ionen im MeV Bereich ermöglichen Defektprofile in Tiefenbereichen, die mit klassischer keV-Implantation nicht erreichbar sind. Dadurch können Rekombinationszentren gezielt in elektrisch aktiven Zonen von Leistungshalbleitern eingebracht werden. Besonders bei bipolaren Siliziumbauelementen wie IGBTs, PiN-Dioden, Fast-Recovery-Dioden und Thyristoren kann dies genutzt werden, um den Kompromiss zwischen Durchlassverlusten, Schaltverlusten, Sperrstrom und Robustheit kundenseitig zu untersuchen und zu optimieren.

HZDR Innovation energiegefilterte Ionenimplantation

Für welche Bauelemente ist MeV H/He besonders relevant?

Bauelement	Relevanz für MeV H/He	Nutzenargument
Si-IGBTs	Sehr hoch	Tail Current, E_off und V_CE(sat)-Trade-off kundenseitig untersuchen und optimieren
Fast-Recovery-Dioden/FRD	Sehr hoch	Q_rr, t_rr, Softness und V_F gezielt untersuchen
Si-PiN-Dioden	Sehr hoch	Lokale Lebensdauerprofile in dicken Driftzonen
Thyristoren/GTO/IGCT-nahe Strukturen	Hoch	Turn-off, Recovery, Leakage und Blocking untersuchen
HV-Dioden/Press-Pack-Dioden	Hoch	Tiefe Defektprofile für Hochspannungsstrukturen
SiC-PiN/SiC Reliability	Mittel bis hoch	Defektphysik, Carrier-Lifetime-Mapping, Bipolar-Degradation
SiC-MOSFET Body Diode	Selektiv	Reliability- und Body-Diode-Stress-Studien
GaN-HEMTs	Niedrig für klassische Lifetime-Control	Eher Trap-, Radiation- oder Reliability-Studien

HZDR Innovation Ionenbestrahlung für Leistungshalbleiter

Haben Sie ähnliche Fragen?

Sprechen Sie uns an - wir erarbeiten gemeinsam Ihre Lösung!

Ihre Fast-Recovery-Diode ist schnell, aber schaltet zu abrupt?
Q_rr oder t_rr begrenzen die nächste Produktgeneration?
Der IGBT zeigt zu hohen Tail Current oder zu hohe Eoff?
Der VF-/Q_rr-Trade-off ist mit bestehenden Lifetime-Control-Prozessen ausgereizt?
Sie benötigen ein lokales Tiefenprofil statt homogener Defekterzeugung?
Sie vergleichen Elektronen-, Protonen-, Helium- oder diffusionsbasierte metallurgische Lifetime-Control?
Sie suchen externe MeV-Kapazität für R&D-Splits oder Vorqualifikation?
Sie untersuchen SiC Body-Diode-Stress, Bipolar-Degradation oder Defektprofile?

Protonen- oder Heliumimplantation?

Ion	Typische Positionierung
H/Protonen	Sehr tiefe Profile, hohe Reichweite, geeignet für tiefe Driftzonen und lokale Lifetime-Control
He	Stärkere lokale Defekterzeugung, andere Defektchemie, interessant für robuste lokale Rekombinationszentren
H + He Kombination	DOE-Ansatz zur Trennung von Reichweiten-, Defekt- und kundenseitigen Nachbehandlungseffekten

Die optimale Ionensorte hängt von Material, Bauelementdicke, Zielprofil, thermischem Budget und elektrischer Zielgröße ab. Deshalb werden solche Projekte typischerweise als kleine, kundenseitig definierte Split-Lot-Matrix durchgeführt, bevor eine spätere Überführung in die Serienfertigung erfolgt.

Anwendungsfälle

Use Case	Problem	Ansatz
IGBT Turn-off Optimization	Hoher Tail Current und hohe Eoff	Lokale H/He-Defektprofile im relevanten Driftzonenbereich
Fast-Recovery-Diode Lifetime Control	Q_rr/t_rr zu hoch oder Recovery zu hart	Gezielte Lebensdauerabsenkung mit tiefem Defektprofil
HV-Thyristor / PiN-Diode Defect Profiling	Dicke Siliziumstrukturen benötigen lokale, tiefe Profile	MeV-H/He-Bestrahlung statt ausschließlich oberflächennaher Standardimplantation
SiC Reliability DOE	Body-Diode-Stress, Bipolar-Degradation oder Defektmechanismen unklar	Definierte H/He-Defektprofile auf Teststrukturen oder Split-Wafern

HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN (FAQ)

Welche Ionenbestrahlung bieten Sie für Leistungshalbeiter an?

Wir bieten MeV-Ionenbestrahlung mit H- und He-Ionen an. Typische Energiebereiche liegen bei H-Ionen bis etwa 8 MeV und bei He-Ionen bis etwa 14 MeV, abhängig von Prozessdetails.

Welchen Vorteil bietet die H- und He-Ionenbestrahlung für Leistungshalbleiter?

Mit hochenergetischen H- und He-Ionen lassen sich gezielt Defektprofile in tieferen, elektrisch aktiven Bereichen von Leistungshalbleitern erzeugen. Dadurch kann die Ladungsträgerlebensdauer lokal beeinflusst und das Schaltverhalten gezielt untersucht und optimiert werden. Dies ist insbesondere für IGBTs, Fast-Recovery-Dioden, PiN-Dioden und andere Hochspannungsbauelemente relevant.

Wie lange dauern Ionenimplantations- oder Ionenbestrahlungsaufträge?

Typische Durchlaufzeiten betragen ein bis zwei Wochen nach technischer Klärung und Probenverfügbarkeit. Je nach Bedingungen sind auch 24-h-Services für Ionenbestrahlung und Ionenimplantation möglich.

Warum ist die maximal zulässige Prozesstemperatur wichtig?

Während Ionenbestrahlung oder Ionenimplantation kann sich die Probe abhängig von Prozessparametern und Probenaufbau erwärmen. Die Temperaturgrenze ist daher eine zentrale Randbedingung für die technische Machbarkeitsprüfung.

Bieten Sie Annealing an?

Annealing ist nicht Teil unseres Dienstleistungsangebots.

Ihr Ansprechpartner

Sie haben eine konkrete Ionenbestrahlungsanforderung oder möchten die Möglichkeiten für Ihre Anwendung prüfen? Sprechen Sie mit uns – gemeinsam finden wir den passenden Prozess.

Dr. Roman Böttger

Chief Operating Officer

+49 351 260 2873

Oder schreiben Sie eine E-Mail an unser Sales-Team:

sales@hzdri.de

Controlled Defects. Enhanced Performance.

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