Fabricação e caracterização de transistores HBT, vertical MOSFET, JNT e TFET baseados em substratos III-V com passivação por nitreto de silício

Autor(es)

Cássio Roberto Almeida

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
• Data de defesa: 2019-01-31

Membros da banca

José Alexandre Diniz; Leandro Tiago Manêra; Leonardo Breseghello Zoccal; Ricardo Cotrin Teixeira; Ricardo Toshinori Yoshioka

• Orientador: José Alexandre Diniz

Resumo

Este trabalho apresenta a fabricação de transistores autoalinhados de tunelamento TFET (Tunnel Field-Effect Transistors), de efeito de campo VERTICAL-MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) e JNT (Junctionless Nanowire Transistor), e transistores de heterojunção n/p/n HBT (Heterojunction Bipolar Transistor), respectivamente, com passivação. Os dispositivos estão baseados em substratos crescidos epitaxialmente pela técnica de MOCVD (Metalorganic Chemical Vapor Deposition), bem como pela técnica de CBE (Chemical Beam Epitaxy) e, principalmente, fundamentados no método de passivação de superfícies semicondutoras III-V de substratos de arseneto de gálio (GaAs) e de heteroestruturas de fosfeto de gálio-índio sobre arseneto de gálio (InGaP/GaAs), que utiliza nitreto de silício (SiNx) depositado por ECR-CVD (Electron Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposition) e desenvolvido no Centro de Componentes Semicondutores e Nanotecnologias (CCSNano). Visando máxima redução da densidade de estados de superfícies semicondutoras para níveis menores que 1012cm-2, o processo de passivação, por conseguinte, objetiva reduzir a corrente de fuga nas regiões ativas dos transistores III-V fabricados. O uso do SiNx como agente passivador, vem possibilitar a construção de micro/nanoestruturas elétricas sobre substratos de III-V, visto as intensas pesquisas devido à alta densidade de estados na região da interface isolante-semicondutor. Como resultado da passivação dos dispositivos pelo nitreto de silício, obteve-se transistores HBT com ganhos máximos de corrente (IC/IB) de até 1,6x105; Vertical MOSFET com valores de Vth iguais a 125mV e fuga de corrente na ordem de 10nA; JNT controlados pela porta e com baixa corrente de fuga; assim como, transistores TFET apresentando altos valores de transcondutância máxima (GMMAX)/µm de aproximadamente 215µS/µm, Subthreshold Swing (SS) inferiores a 60mV/dec e a razão ION/IOF atingindo valores iguais a 1x107. Esses dados demonstram que o processo de passivação é eficiente e o nitreto de silício de alta qualidade, sendo completamente compatível com a tecnologia de fabricação de circuitos integrados (AU)

• Processo FAPESP: 13/13983-2 - Desenvolvimento De Transistores Bipolares De Heterojunção (HBT) e Transistores MOS Verticais com InGaP/GaAs.
• Beneficiário: Cassio Roberto de Almeida
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado