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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2006.tde-08122006-142624
Documento
Autor
Nome completo
Alessandro Ricardo de Oliveira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2006
Orientador
Banca examinadora
Paez Carreño, Marcelo Nelson (Presidente)
Dirani, Ely Antonio Tadeu
Fantini, Marcia Carvalho de Abreu
Onmori, Roberto Koji
Vilcarromero López, Johnny
Título em português
Estudo da viabilidade de fabricação de dispositivos semicondutores baseados em filmes de carbeto de silício crescidos por PECVD.
Palavras-chave em português
Caracterização elétrica
Carbeto de silício
Dispositivos MOS
PECVD
Resumo em português
Neste trabalho é estudada a viabilidade de produção de dispositivos eletrônicos baseados em filmes semicondutores de carbeto de silício estequiométrico (a-Si0,5C0,5:H) obtidos por deposição química por vapor assistida por plasma, PECVD. A proposta do projeto envolve a realização de uma série de trabalhos que permitam avaliar as potencialidades do a-SiC:H para a fabricação de dispositivos semicondutores simples. Deste modo, desenvolvemos as principais etapas para a construção de dispositivos, as quais envolveram a dopagem elétrica por diferentes técnicas com a utilização de diferentes elementos dopantes, a corrosão seletiva por plasma e a obtenção um dielétrico apropriado e compatível com a tecnologia do SiC, bem como o desenvolvimento de processos de cristalização, que podem se mostrar fundamentais para melhorar as propriedades dos filmes de a-SiC:H. Com tais processos aprimorados, fabricamos estruturas MOSiC (metal-óxidocarbeto de silício) a partir do SiC cristalizado, utilizando como dielétrico de porta o SiO2 crescido por oxidação térmica (seca e úmida) dos próprios filmes de carbeto de silício cristalizados. Essas estruturas apresentaram o comportamento típico de um capacitor MOS, com regiões de acumulação, depleção e inversão bem definidas em todos os casos. Também fabricamos heterojunções de filmes de SiC tipo-p (como depositado e tratado termicamente) sobre substratos de Si tipo-n, os quais mostraram boas caracterísitcas retificadoras para as heteroestruturas formadas pelo a-SiC:H como-depositado e tratado termicamente a 550ºC. Além do mais, também projetamos, fabricamos, modelamos e caracterizamos transistores de filme fino de a-SiC:H. De acordo com as caracterizações elétricas observamos que podemos controlar a condutividade do canal, embora os dispositivos ainda precisem ser aprimorados para se obter melhores níveis de corrente. Vemos, portanto que, embora ainda tenham que ser aperfeiçoados, foram construídos com sucesso dispositivos eletrônicos semicondutores baseados em filmes de a-Si0,5C0,5:H obtidos por PECVD.
Título em inglês
Study of the viability of production of semiconductors devices based on silicon carbide films grown by PECVD.
Palavras-chave em inglês
Electrical characterization
MOS devices
PECVD
Silicon carbide
Resumo em inglês
In this work we studied the viability to build devices based on stoichiometric amorphous silicon carbide semiconductor films (a-Si0.5C0.5:H), obtained by plasma enhanced chemical vapor deposition technique. The project proposal involves the realization of a series of studies that evaluate the potentialities of the a-SiC:H for the fabrication of simple semiconductor devices. In this way, we developed the main steps for the devices' fabrication, which involved electric doping, by different doping techniques using different doping sources, selective plasma etching and the obtention of an appropriate and compatible dielectric for SiC technology. Besides, we performed crystallization processes that were essential to improve the properties of the amorphous films. By establishing the processes steps, we manufactured MOSiC (metal-oxidesilicon carbide) structures starting from crystallized SiC and using SiO2 as the gate dielectric, which was obtained by thermal oxidation (wet and dry) of the crystallized silicon carbide films. All the structures presented a typical MOS capacitor behavior, with accumulation, depletion and inversion regions well-defined in all the cases. We also fabricated heterojunctions formed by p-type SiC films (as-deposited and annealed) on n-type silicon substrates that showed good rectifying characteristics for as-deposited and annealed at 550ºC a-SiC:H films. Moreover, we designed, manufactured, modeled and characterized a-SiC:H thin film transistors. The electric characterization demonstrated that it is possible to control the channel conductivity; however, the devices still need to be improved to obtain better current levels. Although some improvement still need to be made, we built successfully electronic semiconductor devices based on a-Si0.5C0.5:H films obtained at low temperatures by PECVD technique.
 
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Este trabalho é somente para uso privado de atividades de pesquisa e ensino. Não é autorizada sua reprodução para quaisquer fins lucrativos. Esta reserva de direitos abrange a todos os dados do documento bem como seu conteúdo. Na utilização ou citação de partes do documento é obrigatório mencionar nome da pessoa autora do trabalho.
Data de Publicação
2007-08-20
 
AVISO: O material descrito abaixo refere-se a trabalhos decorrentes desta tese ou dissertação. O conteúdo desses trabalhos é de inteira responsabilidade do autor da tese ou dissertação.
  • OLIVEIRA, A.R., and Carreño, M.N.P. In-situ and Ion Implantation Nitrogen doping on near stoichiometric a-SiC:H films. JICS. Journal of Integrated Circuits and Systems [online], 2004, vol. 1, nº 2, p. 26. Available from: http://www.sbmicro.org.br/jics/html/volume1n2.html.
  • OLIVEIRA, A.R., and Carreño, M.N.P. N and p-type doping of PECVD a-SiC:H obtained under starving plasma condition with and without hydrogen dilution [doi:10.1016/j.mseb.2005.11.003]. Materials Science and Engineering. B, Solid State Materials for Advanced Technology [online], 2006, vol. 128, p. 44-49.
  • OLIVEIRA, A.R., and Carreño, M.N.P. Post thermal annealing crystallization and reactive ion etching of SiC films produced by PECVD [doi:10.1016/j.jnoncrysol.2006.01.075]. Journal of Non-Crystalline Solids [online], 2006, vol. 352, p. 1392-1397.
  • OLIVEIRA, A.R., PEREYRA, I., and Carreño, M.N.P. Structural and electrical properties of low-temperature PECVD SiC/c-Si heterostructures [doi:10.1016/j.mseb.2004.05.022]. Materials Science and Engineering. B, Solid State Materials for Advanced Technology [online], 2004, vol. 112, nº 2-3, p. 144-146.
  • OLIVEIRA, ALESSANDRO R., et al. A study of metal contact properties on thermal annealed PECVD SiC thin films for MEMS applications [doi:10.1002/pssc.200982839]. Physica Status Solidi. C, Current Topics in Solid State Physics [online], 2010, vol. 7, p. NA-NA.
  • Carreño, M.N.P., and OLIVEIRA, A.R. Electrical characterization of Schottky diodes fabricated on highly ordered PECVD SiC p-layers. In IV Congresso Iberoamericano de Sensores, Ibersensor2004, Puebla, México, 2004. IV Congresso Iberoamericano de Sensores - Abstract Book., 2004. Abstract.
  • OLIVEIRA, A.R., and Carreño, M.N.P. Electrical characterization of post-growtn crystallized PECVD SiC films. In III Encontro da SBPMat - Brazilian MRS Meeting 2004, Foz de Iguaçu, Brasil, 2004.
  • OLIVEIRA, A.R., and Carreño, M.N.P. Electrical Characterization of Undoped, N- and P-Type Thermal Annealed PECVD SiC Films Deposited on Transparent Insulator Substrates. In 24th Symposium on Microelectronics Technology and Devices (SBMicro 2009), Natal, Brasil, 2009. ECS Transactions : Microelectonics Technology and Devices - SBMicro 2009., 2009.
  • OLIVEIRA, A.R., and Carreño, M.N.P. Formation of 3C-SiC films on silicon by thermal annealing process. In XIX Symposium on Microelectronics Technology and Devices (SBMicro 2004), Porto de Galinhas, Pernambuco, 2004. Microelectronics Technology and Devices (SBMicro 2004) - Proceedings of Nineteenth International Symposium. : The Electrochemical Society, 2004.
  • OLIVEIRA, A.R., and Carreño, M.N.P. In-situ and Ion Implantation Nitrogen doping on near stoichiometric a-SiC:H films. In XVIII Symposium on Microelectronics technology and Devices, SBMicro 2003, São Paulo, 2003. Microelectronics Technology and Devices, SBMicro 2003.Pennington, USA : The Electrochemical Society, Inc, 2003.
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