Wachstum und Charakterisierung dünner PTCDA-Filme auf ...

6. Reinigung von GaN-Oberflächen
Gegenstand dieses Kapitels sind die Reinigungsuntersuchungen der polaren c-plane GaNund
der unpolaren a-plane GaN-Substratoberfläche. Hierzu werden zwei verschiedene
Reinigungsmethoden verwendet, die sich aus einer Kombination von einem Heizschritt
gefolgt von Ga-Deposition/Desorption-Schritten bzw. einem N2-Plasma-unterstützen
Reinigungsschritt zusammensetzen. Sowohl die Effektivität dieser Reinigungsmethoden
auf die Kontaminate Sauerstoff und Kohlentsoff als auch der Einfluss auf die Morphologie
wird diskutiert. Darüber hinaus wird der Einfluss der Prozesse auf die Probenstöchiometrie
erörtert.
6.1. Stand der Wissenschaft
Die Sauberkeit einer Halbleiteroberfläche ist von großer Bedeutsamkeit und beeinflusst
maßgeblich die Oberflächenstruktur sowie die elektronischen Eigenschaften und auch die
Reaktivität [110]. Aus diesem Grund stellt die Reinigung von Halbleitermaterialien die
Grundlage der meisten Herstellungsprozesse für Halbleiterbauelemente dar. Reinigung
bedeutet dabei die Entfernung von z.B. nativen Oxiden, organischen Kontaminationen,
metallischen Fremdatomen oder adsorbierten Molekülen. Im Falle von GaN(0001)-
Oberflächen wurde von Prabhakaran et al. [111] und Smith et al. [112] nachgewiesen,
dass die Oberflächen nach dem Luftkontakt eine erhebliche Kontamination aus Sauerstoff
und Kohlenstoff aufweisen. Speziell die Oxidation von GaN-Oberflächen wurde in
der Diplomarbeit von Tausendfreund untersucht [113]. Im Gegensatz zur Reinigung von
z.B. GaAs- oder Si-Oberflächen ist das Heizen im Vakuum nicht ausreichend, um die
Sauerstoff- und Kohlenstoff-Kontaminate der GaN-Oberfläche vollständig zu entfernen.
Aus diesem Grund beschäftigt sich die Wissenschaft mit den unterschiedlichsten Methoden
zur Entfernung der Kontaminationen von der Oberfläche unter Erhaltung der
elektronischen Struktur der gewachsenen GaN-Schichten. Die ersten Studien zur Reinigung
von GaN-Oberflächen verfolgten einen ex-situ nasschemischen Ansatz. So erreichten
Hedmann und Martensson [114] nur eine unvollständige Entfernung der Kontaminate
durch das Ätzen mit H3PO4 und anschließendem in-situ Tempern auf 300 ◦ C. Auch Versuche
mit den verschiedensten Säuren wie beispielsweise HCl, HF, H2SO4, NH4OH:H2O2
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