Versetzungsverhalten bei der Homoepitaxie von hexagonalem Siliziumkarbid (4H-SiC):
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Fraunhofer Verlag
2011
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IMAGE 1
I N H A L T S V E R Z E I C H N I S
1. EINLEITUNG 1
1.1. VORTEILE DES 4H-SIC IN DER LEISTUNGSELEKTRONIK 1
1.2. STAND DER TECHNIK BEI DER 4H-SIC HOMOEPITAXIE 3
1.3. AUSGANGSSITUATION FUER DIESE ARBEIT IM RAHMEN DES
KOOPERATIONSPROJEKTS KOSIC 4
1.4. ZIELSETZUNG UND GLIEDERUNG DER ARBEIT 4
2. HERSTELLUNG H O M O E P I T A K T I S C H E R 4H-SIC SCHICHTEN 7
2.1. GRUNDLAGEN DER 4H-SIC HOMOEPITAXIE 7
2.1.1. STUFENWACHSTUM AUF VERKIPPTEN SUBSTRATEN 8
2.1.2. MERKMALE DES EPITAXIEPROZESSES 12
2.2. EPITAXIEANLAGE UND PROZESSFUEHRUNG 19
2.2.1. AUFBAU DER REAKTIONSZONE UND EINGESETZTE PROZESSGASE 19
2.2.2. BESCHREIBUNG DER VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 21
2.3. CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN FUER MAKROSKOPISCHE SCHICHTEIGENSCHAFTEN
24
2.3.1. KAPAZITAETS-SPANNUNGS-MESSUNGEN 24
2.3.2. HALL-EFFEKT-MESSUNGEN 25
2.3.3. SEKUNDAERIONENMASSENSPEKTROMETRIE 26
2.3.4. FOURIER TRANSFORMATIONS-INFRAROTSPEKTROSKOPIE 27
2.3.5. RASTERKRAFTMIKROSKOPIE 28
2.4. ERGEBNISSE DER PARAMETERVARIATIONEN BEI DER EPITAXIE 29
2.4.1. OBERFLAECHENMORPHOLOGIE UND STUFENWACHSTUM 29
2.4.2. WACHSTUMSRATE BEI STUFENWACHSTUM 39
2.4.3. DOTIERSTOFFEINBAU BEI DER EPITAXIE 43
2.5. ABSCHLIESSENDE DISKUSSION DES WACHSTUMSPROZESSES 48
2.5.1. PROZESSFENSTER FUER STABILES STUFENWACHSTUM 48
2.5.2. LIMITIERUNG DER WACHSTUMSRATE BEI STUFENWACHSTUM 53
2.5.3. DOTIERSTOFFEINBAU BEI DER EPITAXIE 58
I X
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IMAGE 2
X INHALTSVERZEICHNIS
2.6. ZUSAMMENFASSUNG DES EPITAKTISCHCN WACHSTUMS 61
3. VERIFIZIERUNG DES DEFEKTSELEKTIVEN ATZVERFAHRENS FUER N- U N D P-TYP
4H-SIC 6 3
3.1. VERSETZUNGSTYPEN IN 4H-SIC UND DEREN NACHWEIS 63
3.1.1. VERSETZUNGEN IM WURTZITGITTER 64
3.1.2. NACH WEIS VERFAHREN FUER VERSETZUNGEN 69
3.1.3. AUSGANGSSITUATION BEIM DEFEKTSELEKTIVEN ATZEN 70
3.2. EXPERIMENTELLES VORGEHEN ZUR VERIFIZIERUNG DES ATZVERFAHRENS 72
3.2.1. VERWENDETE AETZANLAGEN UND DURCHFUEHRUNG DER AETZVERSUCHE 73
3.2.2. MESSAUFBAU UND DURCHFUEHRUNG DER SYNCHROTRON-ROENTGENTOPOGRAPHIE .
. 74
3.3. EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE DER SXRT- UND AETZSTUDIEN 78
3.3.1. EINFLUSS DES LEITUNGSTYPS UND DER LADUNGSTRAEGERKONZENTRATION AUF
DAS
DEFEKTSELEKTIVE AETZVERHALTEN VON THREADING DISLOCATIONS 78
3.3.2. IDENTIFIZIERUNG DER AUFTRETENDEN VERSETZUNGSTYPEN MITTELS
ROENTGENTOPOGRAPHIE 84
3.3.3. KORRELATION DER VERSETZUNGSTYPEN MIT AETZGRUBENTYPEN 88
3.4. DISKUSSION DES DEFEKTSELEKTIVEN AETZVERHALTENS DER THREADING
DISLOCATIONS 94
3.4.1. INTERPRETATION DER T E D II- UND T E D III-VERSETZUNGEN 94
3.4.2. EINFLUSS DES LEITUNGSTYPS UND DER LADUNGSTRAEGERKONZENTRATION AUF
DAS
DEFEKTSELEKTIVE AETZVERHALTEN DER THREADING DISLOCATIONS 100
3.5. SCHLUSSFOLGERUNGEN AUS DER VERGLEICHSSTUDIE 103
4. VERSETZUNGEN UND FEHLPASSUNG BEI D E R 4H-SIC HOMOEPITAXIE 107
4.1. AUSGANGSSITUATION BEZUEGLICH VERSETZUNGEN UND FEHLPASSUNG 107
4.1.1. VERSETZUNGSVERHALTEN BEI DER 4H-SIC HOMOEPITAXIE 108
4.1.2. REDUZIERUNG DER GESAMTVERSCTZUNGSDICHTE 113
4.1.3. DOTIERUNGSINDUZIERTE FEHLPASSUNG 114
4.1.4. BILDUNG VON FEHLPASSUNGSVERSETZUNGEN IN VERSPANNTEN SCHICHTEN 118
4.2. CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN FUER VERSETZUNGEN U N D FEHLPASSUNG 121
4.2.1. BESTIMMUNG DER AETZGRUBENDICHTE MITTELS DEFEKTSELEKTIVEN AETZENS .
. . . 122
4.2.2. SYNCHROTRON-ROENTGENTOPOGRAPHIE 126
4.2.3. GEOMETRIEMESSUNGEN UND STONEY-MODELL 127
4.2.4. HOCHAUFLOESENDE ROENTGENDIFFRAKTOMETRIE 129
4.3. EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE ZUM VERSETZUNGSVERHALTEN UND FEHLPASSUNG
133
4.3.1. VERSETZUNGSUMWANDLUNG UND -FORTPFLANZUNG BEI DER 4H-SIC
HOMOEPITAXIE 134
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS X I
4.3.2. EINFLUSS DER PROZESSPARAMETER AUF DIE BPD-DICHTE IN
EPITAXIESCHICHTEN
AUF STANDARDSUBSTRATEN 136
4.3.3. EINFLUSS DER SUBSTRATVERKIPPUNG UND -PRAEPARATION AUF DIE
BPD-DICHTE IN
4H-SIC SCHICHTEN 139
4.3.4. FEHLPASSUNG IN 4H-SIC SCHICHTSYSTEMEN IN ABHAENGIGKEIT VON DER
DOTIERUNGL43
4.4. DISKUSSION DES VERSETZUNGSVERHALTENS UND DER FEHLPASSUNG 152
4.4.1. LINIENENERGIEN DER VERSETZUNGEN IM 4H-SIC KRISTALLVOLUMEN 152
4.4.2. FORTPFLANZUNG DER THREADING DISLOCATIONS BEI DER HOMOEPITAXIE 154
4.4.3. UMWANDLUNG DER BASALFLAECHENVERSETZUNGEN BEI DER EPITAXIE 156
4.4.4. DISKUSSION DER EXPERIMENTELL BESTIMMTEN FEHLPASSUNG 162
4.4.5. KRITISCHE SCHICHTDICKE UND VERSETZUNGSGENERATION 167
4.5. ZUSAMMENFASSUNG HINSICHTLICH VERSETZUNGEN UND FEHLPASSUNG 170
5. ZUSAMMENFASSENDE W E R T U N G U N D AUSBLICK 1 7 3
A. MATERIALDATEN D E S 4H-SIC 177
A.L. KRISTALLOGRAPHISCHE EIGENSCHAFTEN DES 4H-SIC 177
A.L.L. STRUKTUR UND ELEMENTARZELLE DES 4H-SIC 177
A.L.2. MILLER-BRAVAIS-INDIZIERUNG 178
A.L.3. BERECHNUNG DER NETZEBENENABSTAENDE 180
A.L.4. GEOMETRISCHE BEZIEHUNGEN ZWISCHEN EBENEN UND WINKELN 180
A.2. ELASTISCHE EIGENSCHAFTEN DES 4H-SIC 182
A.2.1. SPANNUNG UND DEHNUNG IN HEXAGONALEN KRISTALLEN 182
A.2.2. ELASTISCHE KONSTANTEN DES 4H-SIC 183
B. AUSWERTUNG D E R M E S S D A T E N U N D V E R W E N D E T E MODELLE
1 8 5
B.L. WECHSELWIRKUNGSRADIEN ZWISCHEN VERSETZUNGEN 185
B.2. STONEY-MODELL 186
B.3. BERECHNUNG DER KRITISCHEN SCHICHTDICKE 187
LITERATURVERZEICHNIS 1 8 9
LISTE DER VERWENDETEN SYMBOLE U N D ABKUERZUNGEN 199
VEROEFFENTLICHUNGEN, P A T E N T E U N D AUSZEICHNUNGEN 2 0 3
DANKSAGUNG 2 0 5 |
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