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2007
Doctoral Thesis
Titel
Untersuchung von Ausheilverfahren für Aluminium-implantierte Schichten in 4H-Siliciumcarbid
Alternative
Investigation of annealing techniques for aluminum implanted layers in 4H-silicon carbide
Abstract
Thema dieser Dissertation ist die Entwicklung eines Ausheilverfahrens für Aluminium-implantierte Schichten in 4H-Siliciumcarbid mit minimaler Oberflächendegradation und gleichzeitig hohem Aktivierungsgrad der implantierten Spezies. Da die notwendigen Ausheiltemperaturen für Aluminium-implantierte Schichten im Bereich von 1700°C liegen, wurden zu Beginn zwei prinzipiell unterschiedliche Ausheilverfahren hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Oberflächendegradation der Proben untersucht. In einem speziell entwickelten hochtemperaturtauglichen Vertikalofen konnte durch gezielte Zugabe von Silan während dem Ausheilvorgang der Silicium-Partialdruck eingestellt werden. Dadurch konnte eine Verminderung der Oberflächendegradation erreicht werden. Eine weitere Reduzierung der Oberflächendegradation, insbesondere bei einer Implantations-Dosis von 1,2E15cm-2, wurde durch Implantation bei Temperaturen bis 1000°C realisiert. Die Oberflächenrauhigkeit konnte dadurch um 40% auf 12nm reduziert werden. Als alternatives Ausheilverfahren wurde ein Lampensystem untersucht. Die Probe wurde dazu in einen geschlossenen Tiegel gelegt. Da während dem Ausheilvorgang Material des Tiegels verdampft, konnte die die Probe umgebende Atmosphäre durch die Materialwahl des Tiegels eingestellt werden. Die geringsten Oberflächenrauhigkeiten wurden bei Verwendung eines Siliciumcarbid-beschichteten Graphit-Tiegels erzielt und lagen für eine Implantations-Dosis von 1,2E1015cm-2 bei 5nm. Zur elektrischen Charakterisierung wurde ein Modell zur Analyse des spezifischen Widerstandes entwickelt. Dieses basiert auf der Neutralitätsgleichung zur Berechnung der freien Ladungsträgerdichte und einem weiterentwickelten Thomas-Caughey Modell für die Beweglichkeit. Damit ließen sich sowohl der Aktivierungsgrad als auch der Kompensationsgrad durch temperaturabhängige Widerstandsmessungen bestimmen. Bei gleicher Ausheiltemperatur ist im Ofensystem sowohl der Aktivierungsgrad größer als auch der Kompensationsgrad geringer als im Lampensystem. Dies liegt an der längeren Ausheildauer von 30min für das Ofensystem, verglichen mit Zeiten zwischen 20s bis 5min für das Lampensystem. Für Ausheiltemperaturen von 1700°C für 30min konnte vollständige Aktivierung bei einem Kompensationsgrad von 33% erreicht werden. Durch Implantationen bei Temperaturen bis 1000°C wurde eine weitere Reduzierung des Kompensationsgrads auf 24% verwirklicht.
ThesisNote
Erlangen-Nürnberg, Univ., Diss., 2007
Verlagsort
Erlangen