Reflektivitätsanisotropie-Spektroskopie (RAS) beim III/V-Halbleiterkristall-Trockenätzen (RIE) zur In-situ-Identifizierung von selbstorganisierten Rauigkeiten

• Antragsteller: Professor Dr. Henning Fouckhardt
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423491951

Beim maskenlosen Trockenätzen u.a. von Halbleiteroberflächen mittels (ggf. reaktivem) Ionen(strahl)ätzen (IE, IBE, RIE, RIBE) wurde von vielen Arbeitsgruppen beobachtet, dass in bestimmten Parameterbereichen charakteristische Strukturen (Kegel oder Wellen) mit typischen Abmessungen im 10-100 nm-Bereich entstehen können. Grund hierfür ist ein Selbstorganisationsphänomen. Die charakteristischen Strukturen sind regellos auf der Oberfläche angeordnet, liegen aber dicht in der Ebene. Die Oberfläche bleibt nach kurzer Ätzzeit in ihrer Morphologie stabil und wird dann nur noch als Ganzes tiefer geätzt.Die Reflektiviätsanisotropie-Spektroskopie (RAS) hat sich bisher schon zu einer leistungsfähigen oberflächenempfindlichen optischen Methode zur In-situ-Überwachung des epitaktischen Halbleiter-Wachstums entwickelt. In der Arbeitsgruppe des Antragstellers wurden aber auch bereits viele erfolgreiche Versuche unternommen, RAS für die Überwachung (monitoring) von (Reaktiv-) Ionenätzprozessen zu nutzen, bisher überwiegend bei Ätzparametern, die zu glatten Oberflächen führen (bisher um Ätztiefen genau zu kontrollieren), aber in Ansätzen auch schon in Parameterbereichen, in denen selbstorganisierte (hier pauschal rau genannte) Oberflächen-Morphologien auftreten.Je nach Bauelement-Anwendung stört diese Strukturbildung durch Selbstorganisation oder ist gerade erwünscht. Vorteilhaft wäre, wenn sie noch während des Ätzens vermieden oder unterstützt werden könnte. RAS könnte hier als In-situ-Überwachungsmethode mit der Möglichkeit zum Eingreifen durch Ändern der Ätzparameter dienen. Das ist der Grundgedanke des beantragten Vorhabens.Insbesondere soll untersucht werden, ob und wie RAS als in-situ-Messmethode geeignet ist, diese durch Selbstorganisation entstehenden rauen Oberflächen-Morphologien zu identifizieren und zu klassifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen