Cristalização de filmes finos de silício amorfo depositados por RF magnetron sputtering após difusão de dopantes

Luís da Silva Zambom

ORCID iD Faculdade de Tecnologia de São Paulo (FATECSP) Brasil

Igor Yamamoto Abe

ORCID iD Universidade de São Paulo (USP) Brasil

Nelson Ordonez

ORCID iD Universidade de São Paulo (USP) Brasil

Ricardo Cardoso Rangel

ORCID iD Faculdade de Tecnologia de São Paulo (FATECSP) Brasil

Ronaldo Domingues Mansano

ORCID iD Universidade de São Paulo (USP) Brasil

Resumo

Os filmes finos de silício foram depositados pela técnica de RF magnetron sputtering, em potência elétrica variando de 300 W a 400 W e tempos de processamento de 40 minutos a 90 minutos, para a temperatura intrínseca ao processo de 100 oC, para estudar a possível substituição do filme de silício policristalino depositado pela técnica de deposição química em baixa pressão por meio de vapor/gás utilizado na fabricação de transistor MOSFET. Os filmes de silício foram submetidos à etapa de difusão de dopantes tipo n (fósforo) na temperatura de 1150 oC e 60 minutos em ambiente de nitrogênio. A difração de raios X e espectroscopia Raman foram técnicas utilizadas para acompanhar as variações cristalográficas dos filmes de silício. Nas condições de deposição, todos os filmes apresentaram-se amorfos. Por meio dos difratogramas, pode-se calcular o tamanho médio dos grãos, cujos valores ficaram entre 13 nm e 25 nm e que esses grãos estão distribuídos em uma matriz amorfa. Microscopia de força atômica indicou que os filmes amorfos depositados e os filmes submetidos a etapa de difusão de dopantes apresentaram baixo nível de rugosidade. Para se determinar a resistência de folha dos filmes de silício, antes e após a difusão de dopantes, utilizou-se a técnica de Quatro Pontas, cujos valores mostraram uma dependência direta entre o aumento da condução elétrica com o aumento do tamanho médio dos grãos.

Palavras-chave


cristalização; difusão térmica; filmes finos; silício amorfo


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DOI: http://dx.doi.org/10.18265/2447-9187a2022id8062

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