Herstellung von SiC-Dünnschichten in einem Hochtemperatur-PECVD-Verfahren und deren piezoresistive Eigenschaften

Abstract:
Wir verwenden ein neuartiges Hochtemperatur-PECVD-Verfahren für die Abscheidung von Siliziumkarbid- Dünnschichten (SiC) auf oxidierten Siliziumwafern bei 900 ºC Substrattemperatur. Eine Variation der atomaren Schichtzusammensetzung über einen weiten Bereich vom kohlenstoffreichen bis zum stöchiometrischen Werkstoff wird dabei durch die Veränderung des Massenflussverhältnisses der Präkursoren Silan (SiH4) und Acetylen (C2H2) erreicht. Anschließend wird das Silizium/Kohlenstoff-Verhältnis in den hergestellten Schichten mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie bestimmt. Die spezifischen Widerstände der abgeschiedenen Dünnschichten weisen eine signifikante Abhängigkeit vom Si/C-Verhältnis auf. Dabei zeigen Vierpunktmessungen eine Variation im Bereich von 5·10^-3 ?cm für kohlenstoffreiche Schichten bis zu >10⁷ ?cm für nahezu stöchiometrische Schichten. Wir untersuchen die Piezoresistivität der SiC-Schichten unter Zug- und Druckbelastung mittels Vier-Punkt-Biegeversuch bei Raumtemperatur. Dieselbe Methode wird verwendet, um ausgewählte Schichten bis 600 ºC zu charakterisieren. Basierend auf den Ergebnissen beurteilen wir die Anwendbarkeit der hergestellten Schichten für Dehnmesselemente in mikromechanischen Sensoren unter rauen Umgebungsbedingungen.