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Startpunkt: Markierung der Versetzung (oder
eines anderen Defekts) durch Anätzen mit einer speziellen
Ätzlösung; Beobachtung im (Licht)mikroskop |
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Voraussetzung:Es existiert eine Ätze,
die das durch Defekte veränderte Kristallgitter schneller (oder langsamer)
auflöst als perfekte Gebiete. |
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Modellkristall mit verschiedenen Defekttypen |
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Nach (kurzer) Ätzung mit einer preferentiellen Ätze |
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Nach der Ätzung beobachtet man (scharfe)
Ätzgrübchen am Durchstoßpunkt von Versetzungen (inkl.
Partialversetzungen), mehr oder weniger scharfe flache Grübchen bei
Ausscheidungen (je nach dem wie weit die Oberfläche vom
ursprünglichen Ort der Ausscheidung weg ist), und evtl. nur mikrorauhe
Oberflächen in Gegenden mit hoher Dichte an kleinsten Defekten.
2-dimensionale Defekte (Stapelfehler und Korngrenzen) können zu
Ätzgräben führen. |
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Abbildungen mit
Beispielen: |
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Swirls in Silizium (alte Abbildung):
Übersicht |
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Swirls in
Silizium: hohe Vergrößerung |
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Mit einer modifizierten Ätze gelang es, statt
Ätzgrübchen Ätzhügel zu erzeugen und damit die Defekte zu
dekorieren und zu erhalten. Nur dadurch wurden weitergehende
Untersuchungen möglich: |
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Geätzte Silizium-Scheibe mit mehreren
Defekttypen in folgenden Abbildungen Secco -
Ätzung (Details befinden sich in
diesem Link) |
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Stapelfehler in integrierten Schaltungen:
Defektätzung an Transistoren
während verschiedener Phasen der Herstellung |
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Die Defektätzung hat charakteristische
Vor- und Nachteile: |
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| Vorteile |
Nachteile |
- Einfach und billig
- Extrem empfindlich
- Große Flächen darstellbar
- Ohne Spezialkenntnisse machbar
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- Schwarze Kunst
- Man weiß nicht was man sieht;
- Nachweisgrenze unklar
- kleine und Einzeldefekte nicht nachweisbar
- Sehr anfällig auf Artefakte
- Keine systematische Entwicklung der Ätzen
- Wirkungsweise ziemlich unklar
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| Anodische
Ätzung von Silizium
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Wirkungsweise: |
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Die (p-)Silizium-Probe wird mit einem Elektrolyten als "
Schottky-Kontakt" in Vorwärtsrichtung
betrieben. |
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Der Vorwärtsstrom führt zur Auflösung des
Siliziums. |
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Hypothese: |
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Am Defekt fließt eine höherer Anteil des
Generationsstroms, der bei kleinen Spannungen den Diffusionstrom
übersteigt |
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Konsequenz: Höhere Stromdichte und damit höherer
Ätzabtrag am Defekt. |
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Sollten sich im Elektrolyt die I - U Kennlinien so verhalten
wie für den "idealen" p-n-Übergang (linkes Bild),
könnte die anodische Ätzung leicht verstanden werden: Bei kleinen
Spannungen fließt in der Umgebung von ("elektrich aktiven")
Defekten durch den höheren Generationsstromanteil viel mehr Strom als in
ungestörten Kristallgebieten. Dadurch wird auch mehr Silizium
aufgelöst; es entsteht eine Ätzgrube. Da die I - U - Kennline vonn Si
in Elektrolyten aber noch völlig unverstanden ist, muß diese
Erklärung als zur zur Zeit noch hypothetisch betrachtet werden. |
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Abbildungen mit
Beispielen zur anodischen Ätzung: |
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Qualität der
Ätzung |
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Vergleiche mit anderen
Verfahren: 1.Beispiel |
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Wirkungsweise von
"EBIC" |
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Vergleiche mit anderen
Verfahren: 2.Beispiel |
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Vergleiche mit anderen
Verfahren: 3.Beispiel |
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Vergleiche mit anderen
Verfahren: 4.Beispiel |
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Die Elektrochemie des Siliziums (und damit auch
die anodische Ätzung) ist Gegenstand der laufenden Forschung im Lehrstuhl
für Allgemeine Materialwissenschaft |
