Cinética de oxidação do SiC e a interface SiO2/SiC

Abstract

O carbeto de silício (SiC) é um semicondutor que apresenta diversas características interessantes para substituir o silício em dispositivos eletrônicos que operam em condições extremas de temperatura, frequência e potência. Além disso, é possível crescer termicamente um filme de SiO2 sobre o SiC e, assim, utilizar a tecnologia já desenvolvida para dispositivos a base de Si. Porém, dispositivos com estruturas MOS (metal-óxido-semicondutor) a base de SiC ainda não são amplamente utilizados devido ao alto número de defeitos eletricamente ativos na interface SiO2/SiC, atribuídos parcialmente a compostos denominados oxicarbetos de silício (SiCxOy). O SiC apresenta uma tendência a cristalizar sob várias formas diferentes, chamadas politipos, que podem conferir características distintas ao material. Para que esses dispositivos MOS alcancem suas plenas potencialidades, uma maior compreensão dos parâmetros que influenciam na interface dielétrico/SiC e na cinética de oxidação dos filmes de SiO2 é necessária. No presente trabalho, investigou-se a influência dos politipos 4H e 6H nas cinéticas de crescimento térmico de filmes de SiO2 sobre substratos de SiC monocristalinos e caracterizou-se a região da interface SiO2/SiC através dos perfis de concentração de oxigênio. Os resultados evidenciam que nas amostras sobre a face Si do SiC a cinética de crescimento do óxido sobre o politipo 6H é mais rápida que sobre o 4H. No politipo 4H, a face C apresenta cinética de crescimento do óxido mais rápida do que na face Si. Através da técnica de NRP (Perfilamento por Reação Nuclear) não foi possível observar se houve aumento da espessura da região interfacial com o aumento do tempo de oxidação, devido à limitada resolução em profundidade da técnica. Já através da quantificação do oxigênio residual após remover os filmes de SiO2 crescidos durante diferentes tempos, evidenciou-se que a quantidade de oxicarbetos permaneceu constante em cada face. Além disso, sintetizou-se um padrão com quantidade conhecida de 15N para utilizar nas análises por NRA (Análise por Reação Nuclear) de amostras submetidas a tratamentos térmicos em atmosfera de 15NH3(g), com intuito de melhorar as características da interface SiO2/SiC.