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, wieder 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 am Mikrostrukturzentrum der Universität Hamburg untersucht die durch einen CAIBE-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.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Der Ga-As-Kristall
- Kristallstruktur
- Bandstrukturen
- Ladungsträgertransport
- Theorie des Stromflusses
- Mechanismen des Stromtransportes
- Thermischer Emissionsstrom
- Quantenmechanischer Tunnelstrom
- Rekombinationsstrom
- Kristalldefekte
- Einteilung der Kristalldefekte
- Atomare Fehlstellen.
- Versetzungen
- Grenzflächen
- Ausscheidungen und Einschlüsse.
- Auswirkungen der Kristalldefekte
- Einteilung der Kristalldefekte
- Metall-Halbleiter-Kontakt
- Idealer Metall-Halbleiter-Kontakt
- Realer Metall-Halbleiter-Kontakt
- Kapazität des Metall-Halbleiter-Kontaktes
- Kontakt mit homogener Dotierung
- Störstellen gleichen Dotiertyps.
- Störstellen unterschiedlichen Dotiertyps.
- Kontakt mit Isolierschicht
- Molekularstrahlepitaxie
- Ätzschäden
- Chemische Veränderungen
- Physikalische Veränderungen.
- Ätztechniken
- Naßchemisches Ätzen
- Naẞchemisches Ätzen von GaAs
- Ionenstrahlätzen
- CGE.
- CAIBE.
- Naßchemisches Ätzen
- Probenpräparation
- Spalten der Wafer.
- Naßchemisches Reinigen der Proben
- Photolithographie.
- Aufdampfen der Metallschicht
- Rückkontaktieren der Probe
- Meßaufbau
- Meßprinzip
- Meßaufbau.
- Meßfehler
- Auswertung und Ergebnisse
- Auswirkung des naßchemischen Abtrags
- Tiefe Störstellen.
- Tiefe der Schädigung
- Auswirkung der Ionenenergie.
- Temperatureinfluß
- Vergleich weiterer Ätztechniken
- Zusammenfassung
- A Probenliste
- B Danksagung
- C Erklärung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Untersuchung der Schädigung eines GaAs-Halbleiters durch einen CAIBE-Prozess. Ziel ist es, die Art und Tiefe der Schäden in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern des CAIBE-Prozesses zu analysieren. Die Arbeit untersucht die Auswirkungen des CAIBE-Prozesses auf die Eigenschaften des Halbleiters und die Auswirkungen auf den Ladungsträgertransport. Die Ergebnisse der Arbeit sollen dazu beitragen, die CAIBE-Technik zu optimieren und die Schädigung des Halbleiters zu minimieren.
- Charakterisierung der Schädigung eines GaAs-Halbleiters durch einen CAIBE-Prozess
- Untersuchung der Abhängigkeit der Schädigung von verschiedenen CAIBE-Parametern
- Analyse der Auswirkungen der Schädigung auf die Eigenschaften des Halbleiters
- Optimierung der CAIBE-Technik zur Minimierung der Schädigung
- Entwicklung von Modellen zur Beschreibung der Schädigungsmechanismen
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 2 behandelt die Eigenschaften des Halbleiters GaAs, einschließlich seiner Kristallstruktur und Bandstrukturen. Kapitel 3 beschreibt den Ladungsträgertransport im Halbleiter und die verschiedenen Mechanismen, die den Stromfluss beeinflussen. Kapitel 4 befasst sich mit Kristalldefekten, die zu einer Veränderung des Stromflusses führen können. Kapitel 5 stellt den Metall-Halbleiter-Kontakt in seiner idealen und realen Form dar und berechnet die Kapazität des Kontaktes. Kapitel 6 behandelt die MBE-Technik, die zum Probenwachstum verwendet wird. Kapitel 7 und 8 schildern die verwendeten Ätztechniken und ihre allgemeine Auswirkung auf den Halbleiterkristall. Kapitel 9 beschreibt die Schritte, die zum Aufbringen eines Metall-Halbleiter-Kontaktes notwendig sind. Kapitel 10 stellt den Meßaufbau und die begrenzende Faktoren dar. Kapitel 12 analysiert die Ergebnisse der Messungen und Kapitel 13 fasst die Ergebnisse zusammen.
Schlüsselwörter
Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen den Halbleiter GaAs, den CAIBE-Prozess, die Schädigung des Halbleiters, die Ladungsträgertransport, die Kristalldefekte, den Metall-Halbleiter-Kontakt, die Molekularstrahlepitaxie (MBE) und die CV-Messung. Die Arbeit untersucht die Auswirkungen des CAIBE-Prozesses auf die Eigenschaften des Halbleiters und die Auswirkungen auf den Ladungsträgertransport. Die Ergebnisse der Arbeit sollen dazu beitragen, die CAIBE-Technik zu optimieren und die Schädigung des Halbleiters zu minimieren.
- Quote paper
- Björn Hoffmann (Author), 1999, CV-Messungen an geätzten epitaktisch gewachsenen Schichten, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/185384
