Investigação dos efeitos de recozimentos em atmosfera de argônio sobre a estrutura SiC/SiO2

Abstract

O carbeto de silício (SiC) é um semicondutor que vem despertando o interesse da indústria eletrônica devido ao bom desempenho que apresenta em condições de altas temperaturas, potências e frequências. É também muito duro (9,4 na escala de Mohs, valor intermediário entre o topázio e o diamante), quimicamente inerte, resistente a radiações e biocompatível. Além disso, assim como o silício (Si), o SiC permite o crescimento térmico de filmes de dióxido de silício (SiO2). No entanto, quando comparamos as estruturas SiC/SiO2 com as estruturas Si/SiO2 (as mais utilizadas na indústria eletrônica até os dias de hoje) observamos um número de defeitos eletricamente ativos na interface SiC/SiO2 mais elevado, o que prejudica a produção de dispositivos baseados nessa interface. Assim, faz-se necessária a investigação das estruturas SiC/SiO2, de modo a elucidar os fatores que causam os defeitos interfaciais e desenvolver técnicas que possam minimizá-los. Para investigar o efeito do recozimento em Ar sobre as estruturas dielétrico/semicondutor, amostras de 4H-SiC foram limpas e oxidadas, sendo duas delas submetidas a recozimento em reator de atmosfera estática em temperaturas de 600 e 1100°C e uma terceira não. Após a oxidação e recozimento foram feitas análises por refletometria de raios X (XRR) das faces Si e C de cada amostra. A amostra não-recozida também foi analisada da mesma maneira. Os dados obtidos nas análises foram tratados pelo software X'Pert Reflectivity, que determina as características físico-químicas da amostras. Os valores simulados evidenciam que o tratamento térmico a 600°C diminuiu a rugosidade da interface SiO2/SiC na face Si e na face C do substrato, enquanto o tratamento a 1100°C a aumenta. O mesmo vale para a interface ar/SiO2: o tratamento térmico a 600°C diminuiu o valor dessa rugosidade e aquele a 1100°C o aumentou. Foi também constatada a provável densificação do filme de SiO2 para o recozimento a 600°C e diminuição da densidade para o recozimento a 1100°C. O tratamento térmico a 600°C extinguiu o filme de SiOxCy (oxicarbetos de silício) presente na amostra não-recozida e o tratamento a 1100°C não. Os resultados aqui observados sugerem melhora na qualidade elétrica (em relação à amostra não-recozida) da estrutura SiC/SiO2 após recozimento a 600 °C e piora dessa qualidade após recozimento a 1100°C, o que deverá ser testado na sequência.