Estudo e confecção de uma câmara MPECVD de micro-ondas para deposição de óxido de silício

Abstract

Neste trabalho acadêmico de conclusão de curso, foi realizado o estudo do método de deposição de óxido de silício em uma câmara MPECVD - Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition através de uma cavidade cilíndrica ressonante de micro-ondas, a fim de avaliar parâmetros físicos, químicos e elétricos do filme fino depositado. Como existe a falta de estudos sobre parâmetros desse tipo de deposição visto na pesquisa de palavras-chave no serviço de busca Google Acadêmico, esta pesquisa teve a finalidade de obter resultados através das técnicas de caracterização por interferometria, espectrometria no infravermelho por transformada de Fourier e capacitores MOS. À priori, após a confecção do sistema, ocorreu dois experimentos, assim, os resultados de FTIR indicaram ligações Si-O e Si-OH na segunda amostra, com espessuras de filme fino que variaram entre 660 nm e 2667 nm na primeira amostra, em contrapartida a segunda amostra se demonstrou mais uniforme entre 112 nm e 134 nm. Ademais, as técnicas de caracterização elétrica de capacitores MOS com área de 7,853 ⋅ 10−3 cm-2 resultaram para primeira amostra, com uma tensão de banda plana VFB = -1,6 V, a densidade de carga efetiva de Qss/q = -4,05 ⋅ 1011 𝑐𝑚−2 e o campo de ruptura do óxido de EDB = 4,93 MV/cm. Enquanto isso, para a segunda amostra foi obtida a tensão de banda plana de VFB = -8,5 V, uma densidade de carga efetiva de Qss/q = -2,59 ⋅ 1012 𝑐𝑚−2 e campo de ruptura do óxido de EDB = 2,84 MV/cm. Portanto, os resultados analisados nos dois processos de deposição de filme fino de óxido de silício sobre a lâmina de silício foram promissores, entretanto, necessitam de melhorias para as pesquisas futuras.

In this end-of-course academic work, the study of silicon oxide deposition method in a MPECVD - Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition chamber through a cylindrical microwave resonant cavity was carried out to evaluate physical, chemical, and electrical parameters of the deposited thin film. As there is a lack of studies on parameters of this type of deposition seen in the keyword search on Google Scholar search service, this research aimed to obtain results through the characterization techniques by interferometry, Fourier transform infrared spectrometry and MOS capacitors. At first, after making the system, two experiments occurred, thus, the FTIR results indicated Si-O and Si-OH bonds in the second sample, with thin film thicknesses ranging between 660 nm and 2667 nm in the first sample, in contrast the second sample proved to be more uniform between 112 nm and 134 nm. Furthermore, electrical characterization techniques for MOS capacitors with an area of 7,85x10─3 cm-2 resulted for the first sample, with a flat band voltage VFB = -1.6 V, the effective charge density of Qss/q = ─ 4,05x1011 cm-2 and the breakdown field of the EDB oxide = 4,93 MV/cm. Meanwhile, for the second sample, the flat band voltage of VFB = -8.5 V, an effective charge density of Qss/q = ─2,59x1012 cm-2 and breakdown field of EDB oxide = 2.84 MV/cm were obtained. Therefore, the results analyzed in the two processes of thin film deposition of silicon oxide on silicon foil were promising, however, they need improvement for future research.