Gruppe-IV-Heteroepitaxie

Das IHT hat eine langjährige Tradition und Erfahrung auf dem Gebiet der Heteroepitaxie von hoch und abrupt dotierten SiGe:C-Heterokristallen (Si: Silizium, Ge: Germanium, C: Kohlenstoff) und deren Integration auf Silizium-Substraten sowie der Herstellung hochqualitativer und ultra-dünner virtueller Germanium-Substrate für die direkte Integration von Germanium-basierten, dotierten Homokristallen auf Silizium-Substrat. Kürzlich wurde erfolgreich mit der Erforschung der Kristallzucht von dotierten GeSn- (Sn: Zinn) bzw. dotierten SiGeSn-Heterokristallen - der letzten großen Herausforderung der Gruppe-IV-Heteroepitaxie - und der Erzeugung von virtuellen GeSn-Substraten für die Integration in die Silizium-Standardtechnologie begonnen. Das Dotieren dieser Kristalle erfolgt bei sehr tiefen Abscheidetemperaturen mit Hilfe der Elemente Bor (p-Typ-Dotierung) und Antimon (n-Typ-Dotierung) aus der III. und V. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente.

In Kombination mit einer am IHT etablierten CMOS-Reinraumtechnologielinie ermöglicht die Gruppe-IV-Heteroepitaxie Forschungen in den drei zentralen Bauelementkompetenzfeldern: "Advanced MOS" und Bipolar, Photonik und Quantenelektronik.

In der universitären Forschung ist es geboten hohe Kosten durch zum Beispiel State-of-the-Art Lithographie bei der Prozessierung zu meiden. Ein alternativer, lithographieloser Ansatz zur Erzeugung kleinster Bauelementabmessungen findet sich im Konzept vertikaler Bauelementstrukturen, die mithilfe der sogenannten Molekularstrahlepitaxie (MBE, engl. für Molecular Beam Epitaxy) hergestellt werden. Diese Methode ermöglicht das perfekte (hetero-)epitaxiale Wachstum hoch und abrupt dotierter Halbleiterkristalle mit einer Kontrolle der Wachstumsraten im Sub-Monolagenbereich.