Preparação de fonte dopante de boro para dopagem de lâminas de silício

Abstract

O objetivo deste trabalho é de preparar e estudar uma fonte dopante de boro para lâminas de silício intrínseco ou extrínseco do tipo N. A preparação dessa fonte será utilizada para fins didáticos no curso de microeletrônica da faculdade de tecnologia de SP (Fatec-SP), pela dificuldade de se encontrar na literatura processo sol-gel para filme fino dopante o trabalho tem um desafio a mais. Com o processo sol-gel, 15 fontes dopantes de diferentes concentrações foram preparadas a fim de que fossem difundidas por meio de difusão térmica em lâminas de silício do tipo N em diferentes tempos e com uma mesma temperatura para todos. Os dopantes devem formar um filme fino sobre as lâminas com alta concentração de boro além de terem um tempo de vida elevado de média de 1 ano. Dopantes comerciais, além do alto custo de importação, contam com tempo de vida em média de 6 meses, tornando difícil aquisição para estudos didáticos. Por meio de caracterização por FTIR ligações químicas foram verificadas do dopante antes e após a difusão e pelo 4-pontas as resistências de folha das lâminas foram obtidas para verificar se a dopagem ocorreu de maneira satisfatória. Obteve-se resultados satisfatório tendo fontes dopantes de boro com concentração variando de 0,4x1020 até 3x1020 em e que para 30 minutos resultados da difusão se mostraram promissores tendo resultado em uma resistência de folha mínima de 26,9 Ohm/□ e máxima de 181 Ohm/□.

The objective of this work is to prepare and study a boron doping source for intrinsic or extrinsic N-type silicon wafers. The preparation of this source will be used for didactic purpose in the microelectronics course at the Faculty of Technology of SP (Fatec-SP), due to the difficulty of finding sol-gel process for doping thin film in the literature, the work has an additional challenge. With the sol-gel process, 15 doping sources of different concentrations were prepared to diffuse them through thermal diffusion in N-type silicon wafers at different times and same temperature. Dopants must form a thin film on the silicon wafers with a high concentration of boron in addition to having a high lifetime of an average of 1 year. Commercial dopants, in addition to the high cost of importation, have an average lifespan of 6 months, making it difficult to purchase for didactic studies. By means of FTIR characterization, chemical bonds of the dopant were verified before and after diffusion and by the 4-points probe sheet resistance of the silicon wafers were obtained to verify if the doping occurred satisfactorily. Satisfactory results were obtained with boron doping sources with concentrations ranging from 0.4x1020 to 3x1020 in and for 30 minutes the diffusion results were promising, resulting in a minimum sheet resistance of 26.9 Ohm/□ and a maximum of 181 Ohm/□.