Laterales Wachstum von Si- und SiGe-LPE Schichten auf strukturierten Substraten

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Neumann, seit 4/2007
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5446210

Eine zur Zeit sehr intensiv diskutierte Möglichkeit, Versetzungsdichten in kristallinen Halbleitern wie beispielsweise GaN von Werten um 109 cm 2 [RFS03] auf nahezu Null (!) zu senken - und das selbst für sehr imperfekte Trägersubstrate wie Korund - basiert auf einem schon seit längerem bekannten züchterischen Kunstgriff dem lateralen epitaktischen Überwachsen (epitaxial lateral overgrowth - ELO) aus sogenannten Saatfenstern. Dazu wird das Substrat zunächst mit einer in der Regel amorphen Zwischenschicht bedeckt, die anschließend durch Lithographieverfahren in zumeist linienhaft ausgedehnten Fenstern abgetragen wird. Ein nachfolgendes epitaktisches Kristallwachstum startet innerhalb der Fenster und kann sich dann, sobald die Höhe der aufwachsenden Schicht die Dicke der Zwischenschicht überschreitet, lateral fortsetzen. Dabei kann unter günstigen Voraussetzungen das laterale Wachstum weitgehend defektfrei erfolgen. Das bislang im Detail noch nicht verstandene Haupthindernis für die Herstellung durchgehender einkristalliner Schichten mit dieser Technologie bleibt eine Krümmung bzw. Verkippung der aufwachsenden Lamelle. Diese Verkippung tritt dann auf, wenn die einkristalline Unterlage, auf der das epitaktische Wachstum beginnt, eine hohe Versetzungsdichte aufweist. Die Krümmung ist auch bei perfekter Unterlage zu beobachten. Es ist aber nicht auszuschließen, dass dasselbe Phänomen, das zur Krümmung führt, auch die Verkippung auslöst. Im Rahmen des vorliegenden Projektes soll nach Möglichkeiten gesucht werden, die die Krümmung vermeiden helfen oder zumindest deren zielgerichtete Beeinflussung ermöglichen. Hierfür werden verschiedene Zwischenschichten definierter Zusammensetzung, Kristallinität und Dicke hinsichtlich ihres Einflusses auf das laterale Überwachsen sowohl mittels hochaufgelöster Röntgentopographie als auch mit verschiedenen Rastersondenverfahren untersucht. Silizium- bzw. SiGe-Schichten, die mittels Flüssigphasenepitaxie auf beschichteten und maskierten Siliziumsubstraten aufgebracht werden, bieten sich hierfür als ein Modellsystem an.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Rolf Köhler, bis 3/2007