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Síntese de SiC por implantação de C em SIMOX

Síntese de SiC por implantação de C em SIMOX. Roberto M.S. dos Reis Rogério L. Maltez Henri Boudinov. 6H. 4H. 3C. Introdução. SiC. Estabilidade térmica e química. Dispositivos de potência : MOSFET’s , BT. “ Gap ” grande 3C - SiC: 2,2 eV ; 6H - SiC: 2,9 eV ; 4H - SiC: 3.3 eV.

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Síntese de SiC por implantação de C em SIMOX

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  1. Síntese de SiC por implantação de C em SIMOX Roberto M.S. dos Reis Rogério L. Maltez Henri Boudinov

  2. 6H 4H 3C Introdução SiC • Estabilidade térmica e química Dispositivos de potência : MOSFET’s , BT • “Gap” grande • 3C - SiC: 2,2 eV; 6H - SiC:2,9eV ;4H - SiC: 3.3eV LED’s , Fotodiodos

  3. Melhor ajuste epitaxial, dissipação térmica e potencial via de integração de GaN com tecnologia em Silício SiC Introdução • Substrato p/GaN

  4. Ion beam synthesis of cubic-SiC layer on Si(111) substrate R. L. Maltez,R. M. de Oliveira, R. M. S. dos Reis,H.Boudinov . JAP 100 (2006) • Implantações c/ dose de 4x1017cm-2 • 40kev;600°C em Si(111) e SiO2/Si(111) . • Rec. 1250°C (Ar c/ 1% O2 e O2) • RBS/C mostraram SiC estequiométrico • (∓1%) e χmin= 85% p/ implantações em Si(111) • O procedimento feito sobre SiO2/Si(111) mostrou vantagens no ponto de vista de superfície. • SiC cúbico e epitaxial ao substrato Como - implantado Implantado em SiO2/Si(111) + Rec. Ar

  5. Objetivos • Melhorar a qualidade cristalina • Estabelecer os fatores mais determinantes na qualidade Abordagens • Implantações intercaladas por recozimentos • Otimização da dose de implantação • Síntese sobre SOI SIMOX (Separation By IMplantation of OXygen) O+ Si(111) SiO2 Si(111) Tratamento térmico Si(111)

  6. Si(111) SiO2 Si(111) Procedimento Experimental • E = 40KeV – T=600°C ~1000 Å 630 Å 630 Å Deposição de SiO2 por CVD SiO2 Si(111) SiO2 Si(111) C+ Rp=1100 Å ΔRp=250 Å

  7. Procedimento Experimental • Tratamento térmico à 1250 °C • Ar c/1% de O2 Análises por: • RBS/Canalização • TEM Composição (Simulação-RBS) Avaliação estrutural (Canalização) Estruturas sintetizadas Qualidade/defeitos estruturais

  8. Resultados RBS/C

  9. Implantação por partes em SIMOX(111) Si0,41C0,59 Si0,6C0,4 C incorporado no SiO2

  10. Implantação Únicacom dose (Φ =2.3x1017 cm-2 )em SIMOX(111) • RBS/C SIMOX630 Rec. c/ SiO2 Rec.c/SiO2 Si0,60C0,40 Si0,5C0,5 SiO2 C incorporado no SiO2 Si0,56C0,44 SIMOX630 Rec. s/ SiO2 SiO2 C incorporado no SiO2 Si0,5C0,5 Si0,68C0,32 Rec.s/SiO2 C incorporado no SiO2

  11. Implantação Únicacom dose (Φ =4x1017 cm-2 ) em SIMOX(111) • RBS/C Rec c/SiO2 Si0,47C0,53 Si0,5C0,5 Si0,65C0,35 Si0,5C0,5 Rec s/SiO2

  12. Resultados TEM

  13. TEM (BF/DF/SAD) Por partes Φ =2.3x1017 cm-2 Imp. Única Φ =2.3x1017 cm-2 Rec. s/SiO2

  14. TEM (BF/DF/SAD) Imp. Única Φ =4x1017 cm-2 Rec. s/SiO2

  15. HRTEM Por partes Φ =2.3x1017 cm-2

  16. Imp. Única Φ =2.3x1017 cm-2 Rec. s/SiO2

  17. Imp. Única Φ =4x1017 cm-2 Rec. s/SiO2

  18. Conclusões Implantações sobre SIMOX(111) • Foram obtidas estruturas do tipo SiC/SiO2/Si(111) • Medidas TEM demonstram SiC cúbico. • RBS/C mostra que dose menor é suficiente para estequiometria • (2,3  1017 cm-2 ao invés de 4  1017cm-2) • Até 2,3  1017 cm-2, intercalada por recozimentos, não trouxe melhoria; • Difração de área selecionada nas amostras implantadas com dose 2,3  1017 cm-2 (partes e única) demonstra existência de regiões ricas em Si. • A presença de interfaces com SiO2 reduz a redistribuição do Carbono imediatamente durante a implantação: • (baixa da dose suficiente para estequiometria) • A qualidade cristalina é mais afetada pelo excesso de carbono do que pelo tensionamento produzido pelo substrato Si.

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