Wirkung der Ionen auf das Kristallwachstum : Charakteristik der Abscheidungskennwerte

Abstract

Die Ionen übertragen Energie, Impuls und Ladung auf das Substrat und die Abscheidungsschicht und haben somit Einfluß auf die Elementarprozesse, die an der Substratoberfläche ablaufen (Keimbildung und -wachstum) und auch auf die Schichtzusammensetzung. Auf der Substratoberfläche beeinflußt das Ionenbombardement die chemische Reinheit, die Defektdichte und die Ladungsverteilung, was wiederum eine lokale Temperaturerhöhung begünstigt. Außerdem kann es infolge der Zerstäubungs- und Diffusionseffekte zur Bildung von Grenzschichten kommen, d. h. Schichten, die aus Substrat- und Schichtmaterial bestehen. Während der Bildung und des Wachstums der Keime beeinflussen die Ionen den kritischen Druck, die Anzahl und Mobilität der Keime, die Koaleszenz oder Epitaxie und im weiteren Verlauf des Schichtwachstums auch die Schichtstruktur und -morphologie; die Desorption der Beimischungsteilchen steigt an, und die wiederholte Zerstäubung wird aktiviert. Die Ionen beeinflussen auch die Schichtzusammensetzung, besonders bei der Abscheidung von Dotierungen oder während der Reaktionsprozesse. Das Eindringen von Ionen beim Beschichten kompliziert den Kondensationsvorgang. Für eine gezielte Änderung der Kondensationsbedingungen während der Ionenabscheidung müssen die passenden Prozeßparameter geschaffen werden. Dies setzt genaue Kenntnisse des Typs, der Geschwindigkeit und der Energie aller an der Kondensation teilnehmenden Teilchen und außerdem des Charakters der Teilchenwechselwirkung voraus. Die allgemeine Charakteristik des Ionenabscheidungsprozesses kann sich auf die Einschätzung des Energieaktivierungsgrades gründen.