05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access Ionenassistierte Deposition von Siliciumschichten(2001) Oberbeck, Lars; Werner, Jürgen H. (Prof. Dr. rer. nat. habil.)Die vorliegende Arbeit untersucht die Wachstumsvorgänge sowie die strukturellen und elektrischen Eigenschaften von Si-Epitaxieschichten aus der ionenassistierten Deposition (IAD). Bei der IAD werden Si-Atome durch einen Elektronenstrahlverdampfer bereitgestellt und in der Gasphase durch Elektronenemission aus einem Glühdraht teilweise ionisiert; der Ionisationsgrad beträgt ca. 1 %. Eine angelegte Spannung beschleunigt diese Si+ Ionen zum Substrat hin. Die Ko-Evaporation von Bor bzw. Phosphor ermöglicht die in-situ Dotierung der Epitaxieschichten zur Herstellung von pn-Übergängen. Die epitaktische Abscheidung von Si mittels IAD ist auf beliebigen Substratorientierungen möglich. Die Defektdichte und die Minoritätsträgerdiffusionslänge hängen aber stark von der Substratorientierung und der Beschleunigungsspannung ab. Dieses Ergebnis ist auf Unterschiede in der Oberflächenrekonstruktion und in den Aktivierungsenergien für atomare Diffusionsprozesse zurückzuführen. Bei der Betrachtung der Wachstumsmechanismen bei der IAD müssen zwei Temperaturbereiche unterschieden werden: Im Temperaturbereich < 400 °C unterstützen interstitielle Atome das epitaktische Wachstum, bei höheren Temperaturen dominiert die direkte Erhöhung der Adatommobilität durch Ionenbeschuß der Wachstumsoberfläche. Die optimale Ionenenergie liegt im Bereich 8 ... 20 eV für (100)-orientierte Epitaxieschichten. Diese Arbeit vertieft wesentlich das Verständnis der Wachstumsvorgänge bei der ionenassistierten Deposition von Si-Epitaxieschichten bei Depositionstemperaturen unterhalb von 650 °C und bietet erstmals eine grundlegende Evaluierung des Potentials von Si-Niedertemperaturepitaxieschichten. Eine umfassende Untersuchung struktureller und elektrischer Eigenschaften der Epitaxieschichten hat zur Herstellung von Schichten mit sehr guten Majoritäts- und Minoritätsträgereigenschaften bei einer Rekord-Depositionsrate von 0,8 µm/min geführt.Item Open Access CMOS auf hochohmigem Silizium für integrierte Mikrowellenschaltungen (MMIC)(1999) Beck, Dietmar; Kasper, Erich (Prof. Dr. phil.)Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Untersuchung der Integrationsmöglichkeit von Silizium Millimeter-Wellen-IC-Hochfrequenztechnologie (SIMMWIC) und CMOS-Technik. SIMMWIC ist eine auf der Silizium-Halbleitertechnik basierende Technologie zur Herstellung aktiver (z.B. Hetero-Bipolar-Transistoren, Schottky-Dioden) und passiver (z.B. Wellenleiterstrukturen) auf einem Silizium-Substrat. Diese Schaltungen können bis zu Frequenzen von rund 100 GHz eingesetzt werden und erlauben aufgrund ihrer hohen Betriebsfrequenz und damit verbunden kleiner Wellenlänge eine Integration kompletter Schaltungen auf kleinstem Raum. Der Wunsch nach Integration dieser Technologie mit der etablierten CMOS-Technologie basiert auf dem Streben nach geringen Fertigungskosten und einer damit verbundenen weiten Marktdurchdringung von Hoch- und Höchstfrequenzschaltungen. Ausgangspunkt war die Übertragung eines Aluminium-Gate-CMOS-Prozesses auf hochohmiges (5000 Ohm cm) zonen-gereinigtes (float zone, FZ) Silizium und die vergleichende Charakterisierung von Bauelementen und Schaltungen beider Technologien. Damit konnte die prinzipielle Darstellbarkeit von MOS-Transistoren auf FZ-Silizium gezeigt werden. An einer der drei untersuchten Prozeßvarianten konnten zudem ausgeprägte Kurzkanaleffekte auch an lang-kanaligen Bauelementen beobachtet werden. Verbunden mit diesen Kurzkanaleffekten konnte die Ausbildung leitender Oberflächenkanäle beobachtet werden, die auch bei verschwindend geringen Oxidladungsdichten auf p-leitendem hochohmigem Silizium auftreten. Zur Charaktersisierung verschiedener Technologieparameter mußte auf spezielle Meßmethoden wie Spreading Resistance-Messungen bei hochohimgem Silizium und Tieftemperatur-Kapazitäts-Spannungs-Messungen zurückgegriffen werden. Abschließend konnten verschiedene Aspekte der Integration von CMOS- und SIMMWIC-Technologie-Schritten bearbeitet werden, die eine grundsätzliche Integrationsfähigkeit bestätigen.Item Open Access Laserkristallisation von Silicium(2001) Dassow, Ralf; Werner, Jürgen H. (Prof. Dr. rer. nat. habil.)Die vorliegende Arbeit untersucht die Mechanismen der Laserkristallisation von 50-300 nm dicken Siliciumschichten auf Glas als eine der Basistechnologien zur Herstellung von Aktiv-Matrix-Displays. Zunächst werden die physikalischen Grundlagen der Laserkristallisation sowie die unterschiedlichen Kristallisationsverfahren erläutert. Numerische Simulationen der zeitlichen und räumlichen Temperaturverteilung während des Prozesses dienen dazu, die Einflüsse verschiedener Parameter auf die Kornstruktur und somit auf die elektrischen Eigenschaften von Dünnschichttransistoren zu verstehen. Die durchgeführten Experimente verwenden das Verfahren des sequentiellen lateralen Wachstums, bei dem ein gepulster Laser die Körner einer polykristallinen Siliciumschicht schrittweise lateral verlängert. Mit diesem Prozeß lassen sich defektfreie Körner mit Langen von über 100 µm und Breiten von bis zu 3.5 µm herstellen. Der erstmals verwendete Festkörperlaser zeichnet sich durch seine hohe Repetitionsrate von bis zu 100 kHz aus und ermöglicht dadurch einen sehr schnellen Kristallisationsprozeß.Item Open Access Optimierung von driftbestimmten Solarzellen aus amorphem und nanokristallinem Silizium(2000) Brummack, Hanna; Werner, Jürgen H. (Prof. Dr. rer. nat. habil.)Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung, Optimierung und Untersuchung von Dünnschichtsolarzellen aus amorphem und nanokristallinem Silizium, wobei Motivation und Perspektive die Kombination beider Materialien in einer Tandemstruktur mit möglichst hohem stabilisierten Wirkungsgrad ist. Im Bereich des amorphen Siliziums liegt der Schwerpunkt auf der Erhöhung des stabilisierten Wirkungsgrads durch Optimierung sowohl der Herstellparameter als auch der Schichtstruktur der Solarzellen. Bei den nanokristallinen Solarzellen, deren Technologie wesentlich jünger ist, ist durch die eingehende Charakterisierung der Solarzellenstrukturen eine deutliche Verbesserung der Solarzelleneigenschaften möglich geworden.