Untersuchungen zu den Mechanismen des heteroepitaktischen Wachstums von kubischem Siliciumkarbid auf Silicium aus Methyltrichlorsilan:
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München
Hieronymus
1998
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JENS HOFMANN
UNTERSUCHUNGEN ZU DEN MECHANISMEN
DES HETEROEPITAKTISCHEN WACHSTUMS
VON KUBISCHEM SILICIUMCARBID AUF
SILICIUM AUS METHYLTRICHLORSIIAN
TYPOSKRIPT-EDITION
HIER#NYMUS
MUENCHEN
INHALT
INHALT
1. EINLEITUNG 1
2. MATERIALEIGENSCHAFTEN UND DARSTELLUNG VON SIC 4
2.1. POLYTYPIE 4
2.2. DARSTELLUNGSVERFAHREN 8
2.2.1. DARSTELLUNG VON SIC KRISTALLEN 8
2.2.2. UEBERSICHT UEBER EPITAXIEVERFAHREN 13
2.2.2.1. MOLEKULARSTRAHLEPITAXIE 13
2.2.2.2. CHEMISCHE ABSCHEIDUNG AUS DER GASPHASE 13
2.2.2.3. HETEROEPITAXIEVERFAHREN VON KUBISCHEM SILICIUMCARBID AUF
SILICIUM 17
CHEMISCHE KONVERSION 18
* VD- VERFAHREN 19
2.2.3. CHEMISCHE ABSCHEIDUNG VON POLYKRISTALLINEM UND AMORPHEM SIC AUS
DER GASPHASE 25
2.3. SIC IM VERGLEICH MIT ANDEREN HALBLEITERMATERIALIEN 26
2.4. EIGENSCHAFTEN VON KUBISCHEM SILICIUMCARBID 27
2.4.1. BANDSTRUKTUR 28
2.4.2. BEWEGLICHKEIT UND SAETTIGUNGSDRIFTGESCHWINDIGKEIT 29
2.4.3. OPTISCHE EIGENSCHAFTEN 29
2.4.4. DIELEKTRISCHE KONSTANTE UND DURCHBRUCHFELDSTAERKE 29
2.4.5. THERMISCHE EIGENSCHAFTEN 30
2.4.6. PHONONEN UND GRUENEISENPARAMETER 30
2.4.7. MECHANISCHE, THERMISCHE UND CHEMISCHE STABILITAET SOWIE
STRAHLUNGSRESISTENZ 31
2.4.8. KRISTALLOGRAPHISCHE DEFEKTE 31
2.4.9. DIE OBERFLAECHE VON 3C-SIC 33
3. BAUELEMENTE AUS SIC 39
3.1. HERSTELLUNGSPROZESSE 39
3.1.1. DOTIERUNG 39
3.1.2. OXIDATION 41
3.1.3. AETZEN 42
3.1.4. KONTAKTIERUNG 44
3.2. BAUELEMENTE
45
INHALT
4. AUFBAU EINER UHV-KOMPATIBLEN CVD-ANLAGE MIT IN-SITU-
OBERFLAECHENANALYTIK 49
4.1. ANLAGENBESCHREIBUNG 49
4.1.1. VAKUUM- UND GASVERSORGUNGSSYSTEM 49
4.1.2. MANIPULATOREN UND PROBENTRANSFER 55
4.1.3. HEIZUNGSSYSTEM 59
4.1.4. MESSUNG DER TEMPERATURVERTEILUNG AUF DER SUBSTRATOBERFLAECHE 64
4.2. IN-SITU 4 GITTER ELEKTRONENOPTIK 68
4.2.1.,.LOW ENERGY ELECTRON DIFFRACTION (LEED) 69
4.2.2. AUGER-ELEKTRONEN-SPEKTROSKOPIE (AES) 72
4.3. DATENERFASSIMGS- UND STEUERUNGSSOFTWARE 74
5. ABSCHEIDUNG VON **-SIC SCHICHTEN AUS METHYLTRICHLORSILAN 78
5.1. REINIGUNG DES PRECURSORS 78
5.2. PROBENVORBEREITUNG UND -EINBAU 79
53. UEBERPRUEFUNG DER REINHEIT DES SYSTEMS 79
5.4. ABSCHEIDEPROZESS 84
5.5. BESTIMMUNG VON SCHICHTDICKE UND ABSCHEIDERATE 85
6. STRUKTURELLE CHARAKTERISD2RUNG 89
6.1. METHODEN 89
6.2. NUKLEATION 92
63. AUSBILDUNG VON LOCHERN IM SUBSTRAT (ENGL.: *VOIDS ) 97
6.3.1. MESSUNG DER ANISOTROPEN VERDAMPFUNG VON SILICIUM 98
6.3.2. VERSUCHE ZUM KONTROLLIERTEN WACHSTUM VON *VOIDS 100
6.3.3. UNTERSUCHUNGEN ZU STRUKTURELLEN DETAILS DER *VOIDS 102
6.4. DIE GRENZFLAECHE ZWISCHEN SCHICHT UND SUBSTRAT 105
6.4.1. ATOMARE STRUKTUR 106
6.4.2. MECHANISCHE SPANNUNG IN DER 3C-SIC-SCHICHT 107
63. SCHICHTWACHSTUM 109
6.5.1. DEFEKTDICHTE UND KRISTALLQUALITAET 109
6.5.2. SCHICHTOBERFLAECHE 115
INHALT
6.5.2.1. ATOMARE STRUKTUR 115
6.5.2.2. MORPHOLOGIE 122
6.6. CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER SCHICHTEN 125
7. DISKUSSION 128
7.1. EINFLUSS DER SUBSTRATORIENTIERUNG AUF DAS SCHICHTWACHSTUM 128
7.2. DIE NUKLEATIONSPHASE 129
7.3. *VOIDS IM SILICIUMSUBSTRAT 130
7.3.1. ENTSTEHUNGS- UND WACHSTUMSMECHANISMEN 130
7.3.2. *VOIDS UND DIE ERSTEN PHASEN DES SCHICHTWACHSTUMS 133
7.4. DIE GITTERFEHLPASSUNG ZWISCHEN SUBSTRAT UND SCHICHT 133
7.5. ANTIPHASENDOMAENEN, ZWIUINGE UND ANDERE KRISTALLDEFEKTE 134
7.6. SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK 135
8. ZUSAMMENFASSUNG 138
9. LITERATUR 140
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