HF-Dampfätzgerät

• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527538686

Die Herstellung von Nanostrukturen spielt eine zentrale Rolle bei der Erforschung neuartiger Quantentechnologien, insbesondere bei der Realisierung von Systemen zur Quanteninformationsverarbeitung und von Quantensensoren. Dabei ist es oft erforderlich, Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid von den Proben zu entfernen, ohne andere Strukturen (z.B. aus Silizium, Gold, Kupfer, Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid) zu beschädigen. Dies kann durch chemisches Ätzen in Flusssäure (HF) erreicht werden. Die Verwendung von flüssigem HF hat jedoch entscheidende Nachteile: Zum einen ist die Selektivität gegenüber häufig verwendeten Probenmaterialien nur gering bzw. kann nicht eingestellt werden. Zum anderen treten beim Entfernen der Probe aus der Säure und bei der anschließenden Trocknung aufgrund der Oberflächenspannung Kräfte auf, die größere Nanostrukturen oft zerstören und deren Fertigung damit unmöglich machen. Diese beiden entscheidenden Nachteile können vermieden werden, wenn mit HF-Dampf statt flüssiger Säure gearbeitet wird. Im beantragten Gerät wird HF nicht nur kontrolliert verdampft, sondern darüber hinaus durch eine genaue Steuerung der Temperatur, des Drucks und der Zusammensetzung der Prozessgase eine präzise Kontrolle der Ätzrate und der Selektivität gegenüber anderen Probenmaterialien erreicht. Darüber hinaus ergeben sich weitere Vorteile: Die Gefahr von Verunreinigungen der Proben durch in der Lösung befindliche Schwebeteilchen wird verringert, was die Ausbeute bei größeren Nanostrukturen erheblich verbessert. Darüber hinaus erhöht sich die Sicherheit, da der Umgang mit flüssiger HF-Säure und die damit verbundenen erheblichen Gesundheitsrisiken vermieden werden. Schließlich verbleibt auf Silizium-Proben für mehrere Minuten eine oxidfreie Oberflächenterminierung mit Wasserstoffatomen, die für weitere Prozessschritte (ALD, CVD, MBE) erforderlich ist. Zusammenfassend kann man sagen, dass sich durch die Nutzung eines HF-Dampfätzgeräts, wie es in diesem Antrag beschafft werden soll, entscheidende Vorteile bei der Fertigung von nanostrukturierten Quantensystemen und -materialien ergeben. Aus diesem Grund werden entsprechende Geräte im Moment international stark nachgefragt. Eine Beschaffung würde gewährleisten, dass der Standort Garching bei der Herstellung komplexer Nanostrukturen international konkurrenzfähig bleibt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: HF-Dampfätzgerät
• Gerätegruppe: 8330 Vakuumbedampfungsanlagen und -präparieranlagen für Elektronenmikroskopie
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Leiter: Professor Dr. Andreas Reiserer