Schleichert, Sebastian: Eigenschaftscharakterisierung gesputterter AIN Dünnschichten

Abstract in Deutsch:

In dieser Arbeit werden reaktiv gesputterte AlN-Dünnschichten mikro- und mesoskalig charakterisiert. Für die zu charakterisierendern Wafer werden zunächst die Parameter zur Fertigung festgelegt. Hierbei werden die Schichtdicke, der Prozessdruck, die Prozesstemperatur und das Material der Grundelektrode variiert. Zur Messung des d31-Effektes wird ein mathematisches Modell an die konkrete Messsituation angepasst. Der d31-Koeffizient beschreibt das Verhältnis aus mechanischer Dehnung zur dazu senkrechter Ladungsänderung eines Kristalls. Ein vorhandener Messaufbau wird auf seine Eigenschaften und Unsicherheitseinfluss für die Messung untersucht. Die Piezoproben, welche 6mm breit und 16mm bzw. 24mm lang sind, werden einseitig in einem Versuchsaufbau gehalten und Grund- und Deckelektrode kontaktiert. Ein an der anderen Seite der Probe positionierter Piezoaktor biegt diese periodisch. Die in der AlN-Schicht erzeugte Ladung wird über einen Ladungsverstärker gemessen. Aus dem mathematischen Modell wird der d31-Koeffizient bestimmt. Die Messunsicherheit wird exemplarisch für eine Messung berechnet. Die erhaltenen Ergebnisse der Messung des piezoelektrischen Effektes werden mit elektrischen Messungen zur Bestimmung der Durchbruchfeldstärke und des spezifischen Widerstandes, sowie Messungen durch Röntgenbeugung, die Aussagen zur Kristallstruktur des AlN liefern und Oberflächencharakterisierungen mittels Rasterelektronenmikroskopie verglichen. Schlagwörter: Dünnschicht, AlN, d31 -Koeffizient, piezoelektrischer Effekt, XRD, REM, Durchbruchfeldstärke