Prozesse zur Schichtmodifikation

In der Mikrosystemtechnik müssen Schichten modifiziert werden. In der Halbleiterindustrie spielt bspw. die Dotierung von Silizium eine entscheidende Rolle.

Schichtmodifikation mittels thermisch aktivierter Oxidation

Ähnlich wie bei Chemical Vapour Deposition kann auch die obere Schicht des Substrats modifiziert werden. In dem selben Reaktor wie bei der Chemical Vapour Deposition werden dann lediglich andere Reaktanden eingegeben, in Gasform. Beispiel hierfür wäre die Erzeugung einer Siliziumdioxid-Schicht auf Silizium-Wafern. Sauerstoff und Wasser durchströmen den Reaktor und der Sauerstoff reagiert unter den Heizspulen mit dem Silizium der Wafer-Oberfläche zu Siliziumdioxid. Siliziumdioxid isoliert, leitet also keinen Strom. Siliziumdioxid erfüllt aber auch noch weitere wichtige Funktionen.

Dotierung als Schichtmodifikation

Bei der Dotierung werden Fremdatome in das Substrat eingebracht. Ein Beispiel hierfür wäre die Dotierung von Silizium mit Phosphor zu einem n-dotierten Silizium zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit. Zu beachten ist hierbei die Art der Quelle des Dotierstoffs. Wegen Diffusionsvorgängen wird bei einer erschöpflichen Quelle die Oberfläche nicht gesättigt sein, wenn der Kern es auch nicht ist. Dotieratome werden von der Oberfläche, mit hoher Konzentration, in die Tiefe diffundieren, da die Konzentration hier geringer ist. Bei einer unerschöpflichen Quelle wird die Oberfläche des Substrats jedoch mit Hinblick auf die Dotierkonzentration gesättigt sein, da immer neue Dotieratome nachdiffundieren können. In beiden Fällen gilt: Testo tiefer wir uns im Substrat befinden, desto geringer die Dotierkonzentration. Dies liegt an den Doffusionsgesetzen (Ficksche Gesetze). Außer Diffusion ist direkte Ionenimplantation auch eine Möglichkeit. Hier kann die Dotierkonzentration lokal sogar, in einer gewünschten Tiefe, die Sättigungskonzentration überschreiten. Ionenimplantation ist sehr teuer da die technische Realisierung sehr aufwändig ist.