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

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Almeida, Cássio Roberto, 1985-
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: [s.n.]
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Nitreto de silício
Transistores
Heterojunção
Crescimento epitaxial
Semicondutores III-V
Silicon Nitride
Transistors
Heterojunction
Epitaxial Growth
III-V Semiconductors
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636541
Resumo: Orientador: José Alexandre Diniz
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spelling Fabricação e caracterização de transistores HBT, vertical MOSFET, JNT e TFET baseados em substratos III-V com passivação por nitreto de silícioFabrication and characterization of HBT, vertical MOSFET, JNT and TFET transistors based on III-V substrates with silicon nitride passivationNitreto de silícioTransistoresHeterojunçãoCrescimento epitaxialSemicondutores III-VSilicon NitrideTransistorsHeterojunctionEpitaxial GrowthIII-V SemiconductorsOrientador: José Alexandre DinizTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: 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 integradosAbstract: This work presents the fabrication of Tunnel Field-Effect Transistors (TFET), Vertical Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (VERTICAL-MOSFET), Junctionless Nanowire Transistor (JNT), and Heterojunction Bipolar Transistor (HBT), respectively. The devices are based on substrates grown epitaxially by the MOCVD (Metalorganic Chemical Vapor Deposition) technique, as well as by the CBE (Chemical Beam Epitaxy) technique and mainly based on the passivation method of III-V semiconductor surfaces of (GaAs) and gallium-indium phosphide heterostructures on gallium arsenide (InGaP/GaAs), using silicon nitride (SiNx) deposited by ECR-CVD (Electron Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposition) and developed at the Center of Semiconductors Components and Nanotechnologies (CCSNano). In order to maximize the reduction of the density of semiconductor surface states to lower levels than 1012cm-2, the passivation process, therefore, aims to reduce the leakage current in the active regions of the manufactured III-V transistors. The use of SiNx as a passivating agent allows the construction of micro/nanostructures on III-V substrates since the investigations are intense due to the high defect density in the region of the insulator-semiconductor interface. As a result of the passivation of the devices by silicon nitride, we obtained HBT transistors with maximum current gains (IC/IB) of up to 1.6x105; Vertical MOSFET with Vth values equal to 125mV and current leakage in the order of 10nA; JNT controlled by the door and with low leakage current; as well as TFET transistors presenting high transconductance values (GMMAX)/?m of approximately 215?S/?m, Subthreshold Swing (SS) of less than 60mV/dec and the ION/IOF ratio reaching values equal to 1x107. These data demonstrate that the passivation process is efficient and the high quality of silicon nitride, being fully compatible with integrated circuit manufacturing technologyDoutoradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaDoutor em Engenharia ElétricaFAPESP2013/13983-2  [s.n.]Diniz, José Alexandre, 1964-Manêra, Leandro TiagoZoccal, Leonardo BreseghelloTeixeira, Ricardo CotrinYoshioka, Ricardo ToshinoriUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASAlmeida, Cássio Roberto, 1985-20192019-01-31T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (120 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636541ALMEIDA, Cássio Roberto. Fabricação e caracterização de transistores HBT, vertical MOSFET, JNT e TFET baseados em substratos III-V com passivação por nitreto de silício. 2019. 1 recurso online (120 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636541. Acesso em: 26 abr. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1090348Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-07-29T11:39:02Zoai::1090348Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2019-07-29T11:39:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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