Standardsubstrat 1:    Gold polykristallin mit Titan als Haftschicht und Siliziumwafer als Grundsubstrat

Beschreibung: 

(100)-Siliziumwafer werden als primäre Träger gewählt, weil:

• die Rauhigkeit der oxidierten Oberfläche sehr gering ist (RMS*<2 Angström)
• die bevorzugte Bruchkanten senkrecht aufeinander stehen und genau definiert sind (senkrecht und parallel zur tangentialen Markierung am Wafer)
• die dotierten Wafer elektrisch leitfähig sind. Das ist für viele Anwendungen wie z.B. REM**, STM***, XPS**** etc. notwendig.
• Die dargestellten Gold- oder Silberfilme werden für eine möglichst geringe Rauhigkeit bei Raumtemperatur auf den Wafer aufgedampft. Demgemäß sind diese Filme nicht thermisch stabil. Die Lagerung und Anwendung sollte keine höhere Temperatur als 60°C erreichen. Siehe auch in der Diplomarbeit unter (Rekristallisation der Schichten).
• Verschiedene Messungen mit STM und XPS haben gezeigt, dass die abgerundeten Oberflächen der Kristalliten, ähnlich wie die epitaktisch hergestellten, hochkristallinen Filme auf Glimmer, eine terassenförmige Struktur mit (111)-Ebenen besitzen. Das ist aber nur für Schichten gültig, die mit Titan als Haftvermittler angefertigt wurden. Statistisch gesicherte Ergebnisse sind das ausserdem nicht.
• Durch eine Titan-Haftschicht haben die Filme eine sehr gute Haftung zum Siliziumwafer und können so auch ohne Schaden im Ultraschallbad etc. behandelt werden. Solange aber die Substrate kühl und unter Vakuum oder Schutzgas aufbewahrt werden ist eine zusätzliche Reinigung nicht erforderlich. Sie schadet vielmehr den hochreinen Oberflächen.

* RMS = Root Mean Square                      (Definition in Diplomarbeit)

**REM = Rasterelektronenmikroskopie

***STM= Tunnelelektronenmikroskopie

****XPS= X-Ray Photonenspekroskopie    (Definition in Diplomarbeit)

Bild oben: Auszug aus einem Vortrag am KIT. 

Die REM Aufnahme im Bild rechts zeigt einen gebrochenen Standardwafer mit 5nm Titan und 100nm Gold von der Seite. Die dunkle Stelle unten ist die Bruchkante des Siliziumwafers. Einige Goldkörner sind nach der Seite in der Länge mechanisch verformt worden. Verschiedene Messungen mit STM und XRD* haben gezeigt, dass die abgerundeten Oberflächen der Gold- (und auch Silber-) körner, ähnlich wie bei den epitaxial hergestellten Filmen auf Glimmer eine terassenförmige Struktur aus (111)-Ebenen besitzen. Die Standardwafer sind im Zonenmodel in der mittleren Temperaturzone (Zone T) zu finden. Eine Reduzierung der RMS findet aber in diesem Fall, wie in dem Schema gezeigt, nicht statt. Die RMS steigt vielmehr mit T an (siehe Diplomarbeit).

* XRD= X-ray diffraction