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

Estabilidade térmica e química 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 LED’s , Fotodiodos 3C 4H 6H

Condutividade térmica Introdução Substrato p/GaN Substrato Parâmetro de Rede basal (Å) Relação Substr./ GaN Condutividade térmica (W cm-1 K-1) GaN a = 3,189  1,3 Safira a = 4,758 -33% 0,5 H-SiC/ C-SiC(111) a = 3,08 +3,5% 4,9 Si(111) a = 3.84 -17% 1,5 Melhor ajuste epitaxial, dissipação térmica e potencial via de integração de GaN com tecnologia em Silício SiC

Implantado em SiO2/Si(111) + Rec. Ar 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 4x1017 cm-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

Objetivos Abordagens Si(111) 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) Tratamento térmico SiO2

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

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

Resultados RBS/C

Implantação por partes em SIMOX(111) Rodada Φ/rodada Total X (Si1-xCx) 1 1x1017cm-2 0.25 2 0.3x1017cm-2 1.3x1017cm-2 0.30 3 0.5x1017cm-2 1.8x1017cm-2 0.43 4 2.3x1017cm-2 0.59 Si0,6C0,4 Si0,41C0,59 C incorporado no SiO2

RBS/C Implantação Única com dose (Φ =2.3x1017 cm-2 )em SIMOX(111) 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

RBS/C Rec c/SiO2 Rec s/SiO2 Implantação Única com 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

Resultados TEM

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

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

HRTEM Por partes Φ =2.3x1017 cm-2

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

Imp. Única Φ =4x1017 cm-2 Rec. s/SiO2

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  1017 cm-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.