Fabricação e caracterização de transistor BESOI MOSFET com dopagem lateral.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Ramos, Daniel Augusto
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Transistores; Transistors
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-10022025-084139/

Neste trabalho foi simulado, fabricado e caracterizado eletricamente um transistor SOI (Silício Sobre Isolante) MOSFET reconfigurável, tomando-se como base o BESOI MOSFET (Patente BR 10 2015 020974 6), adicionando-se uma dopagem lateral do tipo N nas regiões de fonte/dreno, com o objetivo de aumentar a corrente de dreno na configuração NMOSFET, possibilitando a obtenção da tão desejada simetria nos níveis de correntes de dreno do dispositivo BESOI MOSFET na configuração NMOSFET (canal tipo N) e PMOSFET (canal tipo P), resolvendo-se assim um problema do transistor reconfigurável da versão patenteada. Por meio das simulações numéricas bidimensionais, realizada através do simulador Sentaurus TCAD, foram obtidos níveis de corrente de dreno próximos a simetria, viabilizando a fabricação do dispositivo. A simulação também possibilitou coletar informações relevantes sobre o fluxo de corrente de dreno no dispositivo e seus fenômenos limitantes, no caso, a dimensão do terminal em contato com a região P- (LMP) na configuração NMOSFET. Esta ação auxiliou no projeto de máscara e no processo de fabricação de dois novos dispositivos. Nestes dois novos dispositivos, os contatos de alumínio com a região dopada (tipo N) e o contato com o corpo do transistor (tipo P), localizados tanto na fonte como no dreno, são realizados de duas formas diferentes. Em um dispositivo os contatos estão curtos-circuitados, formando terminais com contatos duplos (BESOI DC MOSFET - Back-Enhanced Silicon-On- Insulator with Dual Contacts) e no outro, os contados estão separados (BESOI SC MOSFET - Back-Enhanced Silicon-On-Insulator with Separate Contacts). Ambos os dispositivos, acima descritos, foram fabricados e caracterizados experimentalmente. Observou-se que na etapa de sinterização do contato de alumínio durante a fabricação do dispositivo, gerou um contato Schottky nos dispositivos, que teve como consequência a redução do fenômeno que limitava a corrente de dreno na configuração NMOSFET. Assim, removendo o fator limitante observado nas simulações numéricas, que no caso é a região de depleção do contato com a região P- formada na configuração NMOSFET, que aumenta com o aumento de LMP. Dessa forma, verificou-se que a corrente de dreno (ID) obtida experimentalmente foi de aproximadamente 13,8 A com o BESOI DC e aproximadamente 14 A com o BESOI SC, ambos dispositivos polarizados com VGB=30 V na configuração NMOSFET, nível de corrente maior que o obtido pela simulação do dispositivo com LMP de 1000 nm e VGB=30 V. O contato Schottky permite o fluxo das lacunas e dos elétrons pelo terminal da região P-, o que não ocorreu na simulação. Com isso atingiu-se aproximadamente a simetria do nível de corrente de dreno polarizando os terminais com a região P- (Tp) do BESOI SC MOSFET operando como BESOI NMOSFET e BESOI PMOSFET. Obtémse no BESOI SC, usando o terminal Tp e |VGB|=30 V, o nível de corrente de dreno de 1,6 A como BESOI NMOSFET e -1,4 A como BESOI PMOSFET. O estudo da resistência de contato e de folha demostraram que há uma variação nessas resistências dependendo da polarização da tensão na porta de programação (VGB). Também confirmou a formação de um contato Schottky na interação do alumínio com a região P-, onde o contato tem o comportamento Schottky predominantemente quando aplicado tensões em VGB > 0V, já com VGB < -25V o comportamento tende ao ôhmico. As medidas demostraram que o contato favorece mais o fluxo de corrente na configuração NMOSFET, e que há um possível efeito de MOSFET parasitário que limita a corrente na configuração PMOSFET. O BESOI SC MOSFET possibilitou isolar os efeitos do BESOI DC, obtendo níveis de corrente na configuração NMOSFET diferentes dependendo da sua polarização, ou seja, depende da polarização do terminal com contato com a região N+ ou com a região P-.