This dissertation investigates the heteroepitaxy of 3C-SiC on Si (100)-substrates with an halogenic organosilicon precursor (MTS) and the growth of Si on Si (100)-substrates, with new precursors for selective deposition. In first part of this work, the production of high quality 3C-SiC single crystal films with MTS is described. The MTS precursor is easy to handle and economically interesting as it is a by-product of the silicone industry. Silicon and carbon are present in the MTS molecule in an optimal 1:1 stoichiometric ratio. This is an advantage compared to the Buffer layer growth method using silicon and carbon provided by different molecules (such as C3H8 and SiH4). Contrarily, to the formerly used APCVD method, the 3C-SiC films obtained in this work were homogeneous and can be deposited on large area Si-substrates. Furthermore, the substrate temperature during growth with the MTS precursor could be reduced by about 200 °C in comparison to the buffer layer method. This reduces crystal defects in the SiC film. Many relevant factors were investigated to obtain high quality films of 3C-SiC: -Temperature distribution in the deposition system, mainly at the substrate. -Temperature ramps until the growth temperature has been reached. -Flux and pressures of the precursor MTS and H2. -Proportion between MTS and H2. -Cleanliness of the system. -Quality of the substrate surface. The structure of the deposited 3C-SiC films were analyzed by XRD, Raman and PL spectroscopy, SEM, SAX, UV spectroscopy, Hall effect measurements and TEM. It could be demonstrated that the concentration of defects at the interface of the 3C-SiC film and the Si substrate is very high, as expected due to the high lattice mismatch and different thermal expansion coefficients of SiC and Si. The defect concentration decreases significantly by growing films thicker than 10 µm. The second part of this work focuses on experiments with three newly developed silylene precursors. The characteristics of these precursors and the possibility of selective growth of a Si film via OMCVD were examined. The utilization of these new precursors for Si homoepitaxy in substitution of the poisonous and explosive silane gas presents an interesting alternative for Si-device processing in industry. Polycrystalline Si films were obtained with silylene diazide at a temperature of about 650 °C and with silylene dihydride at a temperature of about 500 °C. Many similarities between films grown with silylene and films grown with its germanium analogue (germylene) could be recognized. The deposited Si films were characterized with SEM, XPS, XRD, EDX and did not show signs of delamination or cracking, but rather a good homogeneity and high mechanical stability. These first results with the new precursors are promising and motivate further investigation for obtaining single crystal films on planar and pre-structured Si surfaces.     «

This dissertation investigates the heteroepitaxy of 3C-SiC on Si (100)-substrates with an halogenic organosilicon precursor (MTS) and the growth of Si on Si (100)-substrates, with new precursors for selective deposition. In first part of this work, the production of high quality 3C-SiC single crystal films with MTS is described. The MTS precursor is easy to handle and economically interesting as it is a by-product of the silicone industry. Silicon and carbon are present in the MTS molecule in an...     »

Diese Dissertation behandelt zum einen die heteroepitaktische Abscheidung von 3C-SiC auf Si(100)-Substraten aus halogenierten Organosilizium-Verbindungen und zum anderen die Abscheidung von Si auf Si(100)-Substraten unter Einbeziehung von neuentwickelten Siliziumverbindungen. Im ersten Teil dieser Arbeit werden hochwertige 3C-SiC-Schichten durch die Verwendung des MTS Precursors erzeugt. Diese Verbindung, ein preisgünstiges Nebenprodukt der Silikon-Industrie, erlaubt eine einfache Handhabung des CVD-Prozesses, da Silizium und Kohlenstoff im Ausgangsmolekül im stöchiometrisch optimalen Verhältnis von 1:1 enthalten sind. Im Vergleich dazu werden in herkömmlichen Bufferlayer-Prozessen Ausgangsverbindungen eingesetzt, die Silizium und Kohlenstoff durch unterschiedliche Moleküle (z.B. C3H8 und SiH4) bereitstellen. Der Einsatz des LPCVD-Verfahrens zur Abscheidung von 3C-SiC ermöglicht im Vergleich zum bekannten APCVD-Prozeß eine homogenere Abscheidung, besonders auch auf großflächigen Si-Substraten. Schließlich verbessert auch die Reduzierung der Substrattemperatur um ca. 200 °C die Qualität der Abscheidung. Die erfolgreiche Heteroepitaxie wurde durch die Untersuchung folgender Parameter ermöglicht: -Temperaturen im gesamten System, besonders am Substrat. -Temperaturrampen bis zum Erreichen der Abscheidetemperatur -Durchflussgeschwindigkeiten und Partialdrücke des Precursors MTS und von H2. -Volumenanteile von MTS und H2 -Reinheit des gesamten Aufbaus -Qualität der Substratoberfläche. Die Struktur der abgeschiedenen 3C-SiC Filme wurde durch Röntgendiffraktion, Raman-und Photolumineszenzspektroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, SAX, Messungen der Leitfähigkeit und des Hallefekts, UV-Spektroskopie und TEM untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Kristalldefekte hauptsächlich durch schlechte Gitteranpassung und durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von SiC und Si an der Grenzfläche zwischen der abgelagerten Schicht und dem Substrat verursacht werden. Die Defektdichte nimmt dabei deutlich mit zunehmendem Abstand von der Si/SiC-Grenzfläche ab. Im zweiten Teil dieser Arbeit werden Experimente mit drei neuen Silylene Precursoren und deren Resultate beschrieben. Die Charakterisierung dieser Verbindungen und die selektive Herstellung von Si-Schichten durch Verwendung von OMCVD standen dabei im Mittelpunkt. Die Nutzung der neuen Precursoren als eine Alternative zum giftigen und explosiven Silan Gas stellt eine interessante Perspektive zur Herstellung von Si-Bauteilen dar. Mit Erfolg wurden polykristallinen Schichten auf Si(100) bei der Verwendung des Precursors Silylene Diazide bei einer Temperatur von 650 °C und des Precursors Silylene Dihydride bei einer Temperatur von 500 °C realisiert. Desweiteren wurden Gemeinsamkeiten zwischen den Abscheidemechanismen bei der Verwendung von Silylene und dessen Germanium-Gegenstück (Germylene) betrachtet. Die abgeschiedenen Si-Schichten wurden mittels SEM, XPS, XRD und EDX untersucht und zeigten eine hohe Homogenität und große mechanische Stabilität, ohne Risse. Die ersten Resultate mit den neuen Precursoren sind vielversprechend und motivieren zu weiteren Untersuchungen der Herstellung von Einkristallfilmen auf ebenen und auch strukturierten Si-Oberflächen.     «

Diese Dissertation behandelt zum einen die heteroepitaktische Abscheidung von 3C-SiC auf Si(100)-Substraten aus halogenierten Organosilizium-Verbindungen und zum anderen die Abscheidung von Si auf Si(100)-Substraten unter Einbeziehung von neuentwickelten Siliziumverbindungen. Im ersten Teil dieser Arbeit werden hochwertige 3C-SiC-Schichten durch die Verwendung des MTS Precursors erzeugt. Diese Verbindung, ein preisgünstiges Nebenprodukt der Silikon-Industrie, erlaubt eine einfache Handhabung des...     »