HalbleiterSchichten

HalbleiterSchichten sind dünne Schichten aus Halbleitermaterialien, die in der Mikroelektronik und Optoelektronik verwendet werden. Sie werden typischerweise auf Substraten wachstumsgeführt und dienen als Bausteine für Transistoren, Dioden, Sensoren und LEDs. Die Dicke reicht von wenigen Nanometern bis zu einigen Mikrometern; sie können intrinsisch, dotiert oder als gezielt mehrlagige Strukturen hergestellt werden.

Zur Herstellung kommen Abscheidungsmethoden wie chemische Gasphasenabscheidung (CVD), atomare Schichtabscheidung (ALD), Molekularstrahlepitaxie (MBE) oder Sputtering zum Einsatz. Epitetaxiale Schichten erlauben orientierte Kristallstrukturen auf dem Substrat. Dotierung erfolgt durch Diffusion oder Ionenimplantation, gefolgt von Wärmebehandlung. Oberflächen- und Grenzflächenqualitäten beeinflussen die elektrischen Eigenschaften stark. Typische Oxid- und Isolationsschichten werden ebenfalls durch spezielle Prozesse erzeugt, etwa SiO2 oder Si3N4.

Gängiges Halbleitermaterial ist Silizium; andere Materialien wie GaAs, SiGe, SiC, GaN finden sich in spezialisierten Anwendungen. Typische Schichten umfassen Oxide (z. B. SiO2 als Isolation), Nitride (Si3N4), metallische Kontaktschichten, Passivierungsschichten und Barriereschichten. In Bauelementen entstehen heterostrukturen und Mehrlagenstapel, z. B. MOS-Strukturen, p-n-Übergänge oder Quanten-Wellensysteme.

Die HalbleiterSchichten bilden die Grundlage moderner integrierter Schaltungen, Solarzellen, LEDs und Sensoren. Anforderungen umfassen hohe Dicken- und Richtungsgenauigkeit, geringe Defektdichte und stabile Grenzflächen. Charakterisierung erfolgt durch Techniken wie TEM, SEM, Röntgenstrukturanalyse (XRD), Ellipsometrie, Secondary-Ion-Mass-Spektrometrie (SIMS) und Schichtdickenmessungen.

Die Entwicklung von HalbleiterSchichten umfasst Materialkunde, Prozessentwicklung und Strukturdesign, wobei Dünnschichttechnologien zentrale Rolle spielen, sowohl in der Industrie als auch in der Forschung.