CV-Messungen an geätzten epitaktisch gewachsenen Schichten

Diplomarbeit aus dem Jahr 1999 im Fachbereich Physik - Angewandte Physik, Note: 3,0, Universität Hamburg (Unbekannt, Angewandte Physik), Veranstaltung: Zentrum für Mikrostrukturforschung, Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
In der heutigen Zeit werden in immer mehr Geräten Halbleiterbauelemente eingesetzt. Unter der Zielsetzung, möglichst viele Strukturen auf einer Fläche unterzubringen, haben sich Ätztechniken zu einem der wichtigsten Werkzeuge bei der Herstellung von Halbleiter-Mikrostrukturen entwickelt.
Jede Weiterentwicklung der Ätztechnik erlaubt die genauere Kontrolle der Ätzrate, der Selektivität, der Flankensteilheit, der immer besseren Reproduzierbarkeit des Ätzvorganges und dergleichen mehr. Jede Ätztechnik schädigt aber auch den zu ätzenden Halbleiterkristall. So ist die Auswahl einer Ätztechnik ein Abwägen der Vorteile und Nachteile.
Dabei zeigt sich, daß trotz der mehr als fünfzigjährigen Forschung über Halbleiter bzw. Halbleiterbauelemente auch heute noch neue Erkentnisse in diesem Bereich gewonnen werden. Ebenso müssen die vorhandenen physikalischen Modelle für die neuen Anforderungen und Techniken angepaßt oder erweitert werden.
Mit der zunehmenden Nutzung der in den siebziger Jahren entwickelten epitaktischen Herstellungsverfahren für Halbleiter, wie der Molekularstrahlepitaxie (MBE) und der Metall-Organischen Gasphasenepitaxie (MOCVD), ist es heute möglich, Halbleiter-Heterostrukturen aus dem Gallium-Arsenid/Aluminium-Gallium-Arsenid-Materialsystem herzustellen. Solche Strukturen finden heute ihren Nutzen in der Herstellung von schnellen Bauteilen, wie sie in der Nachrichten- und Optoelektronik verwendet werden.
Diese Diplomarbeit im Rahmen eines BMBF-Projektes 1 am Mikrostrukturzentrum der Universität Hamburg untersucht die durch einen LAIBE-Prozeß verursachte Schädigung eines GaAs-Halbleiters. Ziel ist es die Art und Tiefe der Schäden in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern des CAIBE-Prozesses zu untersuchen.
Die Ätzung findet in-situ in einer an die MBE-Anlage des Mikrostrukturzentrums Hamburg angeschlossenen Prozeßkammer statt. Die Dotierung des Halbleiters in Abhängigkeit von der Tiefe wird durch die CV-Meßmethode ermittelt. Der Kontakt auf der Halbleiteroberfläche erfolgt dabei durch einen Metall-Halbleiter-Kontakt, der zu einer Bandverbiegung an der Oberfläche des Halbleiters führt. Bei der CV-Messung wird der Strom zur Wiederherstellung des thermodynamischen Gleichgewichtes innerhalb des Systems gemessen, nachdem das System kontrolliert aus dem Gleichgewicht gebracht worden ist. Unter Berücksichtigung der Bandverbiegung kann aus diesem Strom die Ladungs- und Störstellenkonzentration in Abhängigkeit von der Tiefe berechnet werden. Der Aufbau des dazu notwendigen Meßplatzes ist Teil der Diplomarbeit. Es werden verschiedene Parameter des LAIBE-Prozesses variiert, um ein mögliches Optimum der geringsten Schädigung zu finden.
Gang der Untersuchung:
Die Grundlage dieser Diplomarbeit bildet die Darstellung der Eigenschaften des Halbleiters GaAs im Kapitel 2. Die Beschreibung des zugrundeliegenden Ladungsträgertransportes im Halbleiter findet sich in Kapitel 3. Mögliche Störstellen innerhalb des Halbleiters, die zu einer Veränderung des Stromflusses führen können, werden im Kapitel 4 beschrieben. In Kapitel 5 wird der zur Messung notwendige Metall-Halbleiter-Kontakt in seiner idealen und realen Form dargestellt. Mit diesen Grundlagen wird die Kapazität des Metall-Halbleiter-Kontaktes berechnet werden.
Die folgenden Abschnitte befassen sich mit der Herstellung der Proben. Ka-pitel 6 behandelt die zum Probenwachstum notwendige MBE-Technik und Kapitel 9 die Schritte, die zum Aufbringen eines Metall-Halbleiter-Kontaktes notwendig sind. Die Kapitel 7 und 8 schildern die verwendeten Ätztechniken und ihre allgemeine Auswirkung auf den Halbleiterkristall. Der verwendete Meßaufbau w...

Autorentext
Björn Hoffmann, Studium in Lübeck und München, 2001 bis Mitte 2003 AIP und Assistenzarzt am Dr. von Haunerschen Kinderspital der LMU in München, seit Mitte 2003 Assistenzarzt an der Klinik für Allgemeine Pädiatrie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Arbeitsschwerpunkte: Stoffwechselstörungen bei Kindern, Lebensqualität chronisch Kranker

Klappentext

Inhaltsangabe:Einleitung: In der heutigen Zeit werden in immer mehr Geräten Halbleiterbauelemente eingesetzt. Unter der Zielsetzung, möglichst viele Strukturen auf einer Fläche unterzubringen, haben sich Ätztechniken zu einem der wichtigsten Werkzeuge bei der Herstellung von Halbleiter-Mikrostrukturen entwickelt. Jede Weiterentwicklung der Ätztechnik erlaubt die genauere Kontrolle der Ätzrate, der Selektivität, der Flankensteilheit, der immer besseren Reproduzierbarkeit des Ätzvorganges und dergleichen mehr. Jede Ätztechnik schädigt aber auch den zu ätzenden Halbleiterkristall. So ist die Auswahl einer Ätztechnik ein Abwägen der Vorteile und Nachteile. Dabei zeigt sich, daß trotz der mehr als fünfzigjährigen Forschung über Halbleiter bzw. Halbleiterbauelemente auch heute noch neue Erkentnisse in diesem Bereich gewonnen werden. Ebenso müssen die vorhandenen physikalischen Modelle für die neuen Anforderungen und Techniken angepaßt oder erweitert werden. Mit der zunehmenden Nutzung der in den siebziger Jahren entwickelten epitaktischen Herstellungsverfahren für Halbleiter, wie der Molekularstrahlepitaxie (MBE) und der Metall-Organischen Gasphasenepitaxie (MOCVD), ist es heute möglich, Halbleiter-Heterostrukturen aus dem Gallium-Arsenid/Aluminium-Gallium-Arsenid-Materialsystem herzustellen. Solche Strukturen finden heute ihren Nutzen in der Herstellung von schnellen Bauteilen, wie sie in der Nachrichten- und Optoelektronik verwendet werden. Diese Diplomarbeit im Rahmen eines BMBF-Projektes 1 am Mikrostrukturzentrum der Universität Hamburg untersucht die durch einen LAIBE-Prozeß verursachte Schädigung eines GaAs-Halbleiters. Ziel ist es die Art und Tiefe der Schäden in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern des CAIBE-Prozesses zu untersuchen. Die Ätzung findet in-situ in einer an die MBE-Anlage des Mikrostrukturzentrums Hamburg angeschlossenen Prozeßkammer statt. Die Dotierung des Halbleiters in Abhängigkeit von der Tiefe wird durch die CV-Meßmethode ermittelt. Der Kontakt auf der Halbleiteroberfläche erfolgt dabei durch einen Metall-Halbleiter-Kontakt, der zu einer Bandverbiegung an der Oberfläche des Halbleiters führt. Bei der CV-Messung wird der Strom zur Wiederherstellung des thermodynamischen Gleichgewichtes innerhalb des Systems gemessen, nachdem das System kontrolliert aus dem Gleichgewicht gebracht worden ist. Unter Berücksichtigung der Bandverbiegung kann aus diesem Strom die Ladungs- und Störstellenkonzentration in Abhängigkeit von der