OLIVEIRA, Erlania Lima de. Propriedades Eletrônicas de Dispositivos MOS Baseados em SiC. 2005. 95 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T17:23:34Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_eloliveira.pdf: 1943111 bytes, checksum: 4c7f59af1ab6ffe6fa88b03b1c341459 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T17:24:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_eloliveira.pdf: 1943111 bytes, checksum: 4c7f59af1ab6ffe6fa88b03b1c341459 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T17:24:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_dis_eloliveira.pdf: 1943111 bytes, checksum: 4c7f59af1ab6ffe6fa88b03b1c341459 (MD5) Previous issue date: 2005 / O carbeto de silício (SiC) é considerado um material promissor para aplicações que demandam altas potências, altas freqüências, e para funcionamento em temperaturas elevadas e ambientes quimicamente hostis, condições nas quais as atuais tecnologias baseadas em Si e GaAs não oferecem performances satisfatórias. Esta versatilidade deve-se a características notáveis como grande gap de energia, alta mobilidade eletrônica, alta condutividade térmica, altos campos de ruptura dielétrica, estabilidade e resistência mecânica. Além disso, o SiC pode ser crescido em mais de 200 politipos envolvendo três estruturas cristalinas: cúbica (zincoblenda), hexagonal (wurtizita) e romboédrica. A vantagem mais significativa do SiC sobre outros semicondutores de gap largo é a capacidade de se crescer SiO2 termicamente, similar a do Si. Infelizmente, dispositivos baseados em SiC não podem competir com tecnologias baseadas em Si nas áreas de baixo custo, densidade funcional e temperaturas moderadas. Embora a tecnologia do SiC esteja evoluindo rapidamente, há ainda vários problemas a serem resolvidos como crescimento cristalino em larga escala, minimização de defeitos e otimização da performance dos dispositivos. A finalidade deste trabalho é desenvolver ferramentas teóricas e computacionais para a investigação das propriedades elétricas e eletrônicas de capacitores MOS baseados em SiC. O modelo físico utilizado baseia-se na solução das equações acopladas de Poisson e Schrödinger. Embora o modelo descrito seja geral o suficiente para ser aplicado em dispositivos mais complexos e geometrias tridimensionais, optou-se por um modelamento unidimensional, uma vez que os fenômenos físicos que regem o funcionamento básico de dispositivos MOSFET's podem ser perfeitamente capturados pelo modelamento unidimensional de capacitores MOS.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-02-26T16:11:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) 5.-Tesis doutorado Yesmin 2015 UFPE Bibliot.pdf: 2813580 bytes, checksum: c994d000e414c2f79bd7b8711d5f2714 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-26T16:11:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) 5.-Tesis doutorado Yesmin 2015 UFPE Bibliot.pdf: 2813580 bytes, checksum: c994d000e414c2f79bd7b8711d5f2714 (MD5) Previous issue date: 2015-06-05 / CAPES / CNPq / FACEPE / Neste trabalho, apresentamos a síntese e caracterização do material mesoporoso MCM-41 para o desenvolvimento de capacitores MOS. A motivação deste trabalho deve-se às propriedades interessantes que MCM-41 apresenta, tais como: área superficial e volume de poro grande e estrutura ordenada de poros. Inicialmente apresentamos a síntese do material mesoporoso MCM-41 pelo método Sol-Gel, e sua caracterização estrutural (DRX e IV), morfológica (MEV e TEM) e texturais (Análise de Adsorção e Dessorção de Nitrogênio), e fazemos uma comparação de resultados com o mesmo material produzido pela Sigma-Aldrich. Também foram obtidos filmes pelo método químico, que foram caracterizados por MEV e DRX e em seguida foram fabricados capacitores MOS. As medidas elétricas do capacitor MOS com dielétrico de MCM-41 foram comparadas com capacitores com dielétrico de SiO2 térmico. Os resultados mostraram uma clara diferença nas curvas de Corrente-Tensão. Conclui-se que a água confinada dentro do filme dielétrico é associada com os valores elevada de capacitância por unidade de área, estes valores permanecem altos depois do aquecimento, indicando que a resposta dielétrica é devida á água ligada ao material dielétrico, formando camadas paralelas á superfície do substrato. Capacitores de MCM-41 foram expostos a vários solventes polares e apolares, assim como á radiação gama e apresentaram distorção na resposta da capacitância e deslocamento nas curvas de corrente – tensão. Finalmente, capacitores de MCM-41 foram hidrolisados com o objetivo de aumentar a concentração dos grupos silanol na superfície do MCM-41 e como consequência alterar a capacitância do dispositivo. / In this work, we report the synthesis and characterization of MCM-41 mesoporous material for the development of devices types MOS capacitors. The motivation of this work is due to the MCM-41 interesting properties such as: surface area and pore volume large and pore ordered structure. Initially, we present a synthesis of MCM-41 mesoporous material by sol-gel method and their structural characterization (XRD and IR), morphological (SEM and TEM) and texture (Nitrogen Desorption and Adsorption Analysis) and make a comparison with the same material produced by Sigma. Also, films were obtained by chemical method, which were characterized by SEM and XRD, and then MOS capacitors were fabricated. The electrical characteristics MCM-4 MOS capacitors were compared with thermal SiO2, the results showing a clear difference in the voltage-current curves. It concludes that water confined within the dielectric film is associated with high values of capacitance per unit area these values remain high even after heating, indicating a dielectric response due to water strongly bonded to the dielectric material forming layers parallel to the substrate surface. The MCM-41 capacitors were exposed to various polar and nonpolar solvents and gamma radiation and showed good results were due to variations in the response to capacitance and the voltage-current curves showed displacement and distortion. Finally, the MCM-41 capacitors were hydrolyzed in order to be able to increase the concentration of silanol groups on the surface of MCM-41; as a consequence the material is more sensitive to moisture and therefore, the capacitance of the device response.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior

Neste trabalho foram fabricados e caracterizados capacitores MOS com camada dielétrica de oxinitreto de silício de diferentes composição química, depositada pela técnica de PECVD a baixa temperatura, com o intuito de estudar suas propriedades dielétricas e de interface visando à aplicação deste material em dispositivos MOS e de filme fino. Os capacitores foram fabricados sobre lâminas de silício do tipo p que passaram pelo processo de limpeza química inicial, seguida da deposição da camada dielétrica, fotogravação, metalização e sinterização. Os filmes de SiOxNy, utilizados como camada dielétrica, foram depositados pela técnica de PECVD à temperatura de 320ºC variando os fluxos dos gases precursores de forma a obter filmes com diferentes composições químicas. Os capacitores MOS foram caracterizados por medidas de capacitância e corrente em função da tensão, de onde foram extraídas a densidade de estados de interface, a densidade de carga efetiva, constante dielétrica e campo elétrico de ruptura dos filmes. Os resultados mostraram uma variação linear da constante dielétrica do filme em função da concentração de nitrogênio, indo do valor de 3,9, correspondente ao dióxido de silício estequiométrico (SiO2) à 7,2 correspondente ao nitreto de silício estequiométrico (Si3N4). Também observamos que o nitrogênio é uma barreira eficiente à difusão de impurezas através do dielétrico. Porém, notamos uma grande dispersão de duas ordens de grandeza nos valores da carga efetiva (Nss) e de densidade de estados de interface (Dit). Por outro lado, controlando algumas variáveis de forma a manter constante o valor de Nss ( ~1012 cm-2), observamos uma variação de Dit em função da concentração de nitrogênio no filme, esta variação porém é pequena comparada com a dispersão de duas ordens de grandeza observada, que atribuímos assim a fatores externos. O menor valor obtido de Dit foi de 4,55.1010 eV-1.cm-2, que é ótimo para um filme obtido por PECVD, sem nenhum tratamento térmico e melhor que os reportados na literatura para dielétricos obtidos por técnicas que utilizam altas temperaturas (LPCVD-800ºC e oxinitretação térmica – 1100ºC). Assim, podemos concluir que a técnica de PECVD é promissora para a obtenção de dielétricos a baixas temperaturas. / In this work, MOS capacitors with different chemical composition silicon oxynitride insulating layer, deposited by PECVD technique at low temperature were fabricated and characterized, in order to study its dielectric and interface properties, seeking its aplication as insulating layer in MOS and thin films devices. The MOS capacitors were fabricated onto p-silicion wafers previously cleaned by a standard process, followed by the insulating layer deposition, photolitography, metalization and sinterization. The SiOxNy insulating layer was deposited by the PECVD technique at 320ºC changing the precursor gases flows to obtain films with different chemical compositions. The MOS capacitors were characterized by capacitance and current vs. voltage measurements, from where the interface state density (Dit), the effective charge density (Nss), the dielectric constant (k) and the film electrical breakdown field (Ebd) were extracted. The results showed a dielectric constant varying linearly as a function of the films nitrogen concentration, going from a value of 3.9, corresponding to stoichiometric silicon dioxide (SiO2) to a value of 7.2, corresponding to stoichiometric silicon nitride film (Si3N4). We also observed that nitrogen is an efficient diffusion barrier against contaminants. However, a large dispersion, about two orders of magnitude, in the effective charge and in the interface state density was observed. On the other hand, controlling some variables so as to keep the Nss value constant (~1012 cm-2) we observed a Dit variation as a function of the film nitrogen concentration, this variation is small when compared with the observed dispersion of two orders of magnitude, thus attributed to external factors. The smallest obtained Dit was 4.55.1010 eV-1.cm-2, which is unexpected for a PECVD film without any anealing process and is better than the values reported in the literature for dielectrics obtained at high temperatures techniques (as LPCVD – 800ºC and thermal oxynitridation – 1100ºC). Therefore, we can conclude that the PECVD technique is promising for obtaining low temperature dielectrics.

Neste trabalho foram fabricados e caracterizados capacitores MOS com camada dielétrica de oxinitreto de silício de diferentes composição química, depositada pela técnica de PECVD a baixa temperatura, com o intuito de estudar suas propriedades dielétricas e de interface visando à aplicação deste material em dispositivos MOS e de filme fino. Os capacitores foram fabricados sobre lâminas de silício do tipo p que passaram pelo processo de limpeza química inicial, seguida da deposição da camada dielétrica, fotogravação, metalização e sinterização. Os filmes de SiOxNy, utilizados como camada dielétrica, foram depositados pela técnica de PECVD à temperatura de 320ºC variando os fluxos dos gases precursores de forma a obter filmes com diferentes composições químicas. Os capacitores MOS foram caracterizados por medidas de capacitância e corrente em função da tensão, de onde foram extraídas a densidade de estados de interface, a densidade de carga efetiva, constante dielétrica e campo elétrico de ruptura dos filmes. Os resultados mostraram uma variação linear da constante dielétrica do filme em função da concentração de nitrogênio, indo do valor de 3,9, correspondente ao dióxido de silício estequiométrico (SiO2) à 7,2 correspondente ao nitreto de silício estequiométrico (Si3N4). Também observamos que o nitrogênio é uma barreira eficiente à difusão de impurezas através do dielétrico. Porém, notamos uma grande dispersão de duas ordens de grandeza nos valores da carga efetiva (Nss) e de densidade de estados de interface (Dit). Por outro lado, controlando algumas variáveis de forma a manter constante o valor de Nss ( ~1012 cm-2), observamos uma variação de Dit em função da concentração de nitrogênio no filme, esta variação porém é pequena comparada com a dispersão de duas ordens de grandeza observada, que atribuímos assim a fatores externos. O menor valor obtido de Dit foi de 4,55.1010 eV-1.cm-2, que é ótimo para um filme obtido por PECVD, sem nenhum tratamento térmico e melhor que os reportados na literatura para dielétricos obtidos por técnicas que utilizam altas temperaturas (LPCVD-800ºC e oxinitretação térmica – 1100ºC). Assim, podemos concluir que a técnica de PECVD é promissora para a obtenção de dielétricos a baixas temperaturas. / In this work, MOS capacitors with different chemical composition silicon oxynitride insulating layer, deposited by PECVD technique at low temperature were fabricated and characterized, in order to study its dielectric and interface properties, seeking its aplication as insulating layer in MOS and thin films devices. The MOS capacitors were fabricated onto p-silicion wafers previously cleaned by a standard process, followed by the insulating layer deposition, photolitography, metalization and sinterization. The SiOxNy insulating layer was deposited by the PECVD technique at 320ºC changing the precursor gases flows to obtain films with different chemical compositions. The MOS capacitors were characterized by capacitance and current vs. voltage measurements, from where the interface state density (Dit), the effective charge density (Nss), the dielectric constant (k) and the film electrical breakdown field (Ebd) were extracted. The results showed a dielectric constant varying linearly as a function of the films nitrogen concentration, going from a value of 3.9, corresponding to stoichiometric silicon dioxide (SiO2) to a value of 7.2, corresponding to stoichiometric silicon nitride film (Si3N4). We also observed that nitrogen is an efficient diffusion barrier against contaminants. However, a large dispersion, about two orders of magnitude, in the effective charge and in the interface state density was observed. On the other hand, controlling some variables so as to keep the Nss value constant (~1012 cm-2) we observed a Dit variation as a function of the film nitrogen concentration, this variation is small when compared with the observed dispersion of two orders of magnitude, thus attributed to external factors. The smallest obtained Dit was 4.55.1010 eV-1.cm-2, which is unexpected for a PECVD film without any anealing process and is better than the values reported in the literature for dielectrics obtained at high temperatures techniques (as LPCVD – 800ºC and thermal oxynitridation – 1100ºC). Therefore, we can conclude that the PECVD technique is promising for obtaining low temperature dielectrics.