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Das Ziel dieser Arbeit ist die Optimierung der elektrischen Eigenschaften von mittels PECVD abgeschiedenen SiON Schichten hinsichtlich ihrer Stabilität. Dazu wurden die Prozesstemperatur und die Schichtzusammensetzung variiert. Die Charakterisierung der so entstandenen Schichten erfolgte mittels Ellipsometrie, Augerelektronenspektroskopie und resonanter Kernreaktions-Analyse. Für die Beurteilung der elektrischen Stabilität wurden I-UMessungen und Durchbruchsmessungen durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass mit steigender Prozesstemperatur die Wasserstoffkonzentration sinkt und durch eine Ausheilung der Wasserstoffanteil verringert werden kann, was mit einer Dickenabnahme und einem Anstieg im Brechungsindex einhergeht. Des Weiteren wurde gezeigt, dass die bisher verwendeten Schichten mit einem O/(O+N) Verhältnis von 0,48 bereits ein Optimum darstellen und durch die Erhöhung der Prozesstemperatur oder die Veränderung der Schichtzusammensetzung nicht verbessert werden konnten. Durch die Beschichtung mit SiON ist eine Verbesserung der Betriebsdauer von Lichtemittern um den Faktor 100 möglich.
Die dielektrischen Materialien SiO2 und Si3N4 eignen sich als Isolator Schichten in Transistoren und als Matrix Material für seltene Erden (z.B. Erbium) und kommen deshalb in Silizium-basierenden Lichtemittern (MOSLED) zum Einsatz. Sie weisen besonders geringe Verluste von 0,1 dB/cm bis 1 dB/cm im Bereich des sichtbaren (VIS) bis infraroten (IR) Lichtes auf und finden daher Verwendung in Wellenleiter-basierenden photonischen Systemen. Der Trend zur Anwendung siliziumreicher Si3N4 (SiNX/SRN) und SiO2 Schichten (SiOX/SRO) liegt vor allem in der Steigerung der optischen Effizienz Er3+-dotierter MOSLEDs im Telekommunikationsbereich (1535 nm) und in der Erhöhung der Integrationsdichte der Si-basierenden Optik. Eine kostengünstige Umsetzung wird über die Herstellung mittels plasmagestützter Gasphasenabscheidung (PECVD) ermöglicht, die sich problemlos in CMOS-Halbleiterprozessabläufe integrieren lässt. Diese Arbeit befasst sich zum einen mit der Herstellung als auch Charakterisierung siliziumreicher SiO2 und Si3N4 Systeme und zum anderen mit der Entwicklung Abscheideraten-kontrollierter SiO2 Schichten mittels PECVD. Die Struktureigenschaften werden anschließend über Fourier Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR), elastischer Rückstreudetektionsanalyse (ERDA), Ellipsometrie sowie Transmissionsmessungen charakterisiert. Die optoelektronischen Eigenschaften wurden an MOSLEDs, basierend auf einem ITO/SiOX/SiNX:Er3+/Si-System, bei dem die lumineszierende Schicht aus SiNx:Er3+ besteht, untersucht. Die Einflüsse der Schichtstöchiometrien auf die Lichtemitter werden sowohl über I(V) (Strom-Spannung) als auch über I_CC Messungen (Konstant-Strom) mit gleichzeitiger Erfassung der optischen Leistung sowie des Elektrolumineszenz Spektrums analysiert. Neben dem Einsatz in MOSLEDs werden die siliziumreichen Schichten in optischen Wellenleitern genutzt, wo ihre Stöchiometrie über die Änderung der optischen Konstanten das Transmissionsverhalten erheblich beeinflusst. Die Auswirkungen der sich ändernden Materialeigenschaften auf die Modendispersion in planaren Wellenleitern wurden bezüglich der Wellenleiterhöhe und der optischen Konstanten mit MATLAB simuliert. Weiterhin wird gezeigt, wie die Variation des Si-Überschusses in den optischen Schichten die Bandlücke und das Transmissionsverhalten beeinflussen. Darüber hinaus werden die Ergebnisse der weiterentwickelten Wellenleiterherstellung und ein möglicher Herstellungsprozess zur Kopplung zwischen MOSLED und Wellenleiter präsentiert.