FABRICACION, CARACTERIZACION Y MODELADO DE TRANSISTORES BIPOLARES CON EMISOR DE SILICIO-CARBONO AMORFO RECOCIDO.

Autor: ORPELLAGARCIA ALBERTO
Año: 1999
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA
Centro de realización:
Centro de lectura: INGENIEROS DE TELECOMUNICACION
Director: ALCUBILLA GONZALEZ RAMON
Tribunal: CASTAÑER MUÑOZ LUIS , ANDREU BATALLE JORDI , CORREIG BLANCHAR XAVIER , LOZANO FANTOBAL MANUEL , BARDES LLORENSI DANIEL
Resumen de la tesis

El objetivo principal de este trabajo ha sido realizar una aportación al estudio del funcionamiento y de la tecnología de fabricación de transistores bipolares de silicio con emisor de silicio-carbono amorfo depositado mediante PECVD. La metodología utilizada ha consistido en adecuar primero un modelo usado para los emisores de polisilicio, modificándolo con la finalidad de considerar la diferencia entre la energía del gap de la capa depositada y el sustrato de base. Se ha fabricado después una estructura transistor base, caracterizándola y comparando los resultados experimentales con los teóricos. Finalmente se han realizado otras estructuras transistor mejorando el proceso de fabricación y consiguiendo mejores prestaciones. Así pues, las fases más importantes de este trabajo son: - Revisión de los trabajos más importantes referenciados que tratan sobre la tecnología de fabricación de los transistores bipolares con emisor depositado mediante CVD. - Repaso de los diferentes modelos propuestos para los emisores de polisilicio, escogiendo y adaptando uno de ellos a los materiales amorfos con una energía del gap mejor que el silicio cristalino de la base. - Fabricación de una primera estructura transistor y caracterización de la capa de emisor depositada y del transistor obtenido. - Partiendo de la interpretación física de funcionamiento de la estructura transistor realizada, se ha variado el proceso de fabricación obteniendo nuevas estructuras con mejores factores de mérito. Esta variación se ha centrado en el estudio de la difusión de los átomos de impurezas del dopado de emisor hacia la base y en la disminución de la resistencia de contacto de emisor utilizando emisores de doble capa. Se han conseguido así los siguientes resultados: - Obtención de un modelo que ajusta y explica los resultados experimentales. Los resultados teóricos concluyen que los transistores con emisor de gap ancho tienen potencialmente una mayor eficiencia de inyección que los transistores con emisor de polisilicio. Además, es necesario un incremento de la energía del gap sólo mayor de 0.2 eV para conseguir que la corriente inyectada a la capa depositada no influya en la corriente total de base. - Se han fabricado diferentes estructuras transistor que presentan corrientes de base y colector ideales. De la caracterización de la capa depositada se deduce la posibilidad de realizar después del depósito un paso térmico a temperatura moderadas, consiguiendo reordenarla parcialmente, activando las impurezas del dopante y difundiéndolas hacia la base. La estructura transistor con emisor de doble capa fabricada, posee un número de Gummel del emisor Ge=210.10 elevado 12 s/cm elevado 4 más del doble que el referenciado hasta la actualidad y una resistencia de emisor Re=0.65.10-6 omega.cm2 comparable a los mejores resultados para transistores con emisor de polisilicio, permitiendo usar estas estructuras para aplicaciones VLSI. - Del ajuste de los resultados teóricos obtenidos mediante el simulador con los experimentales, se obtiene una velocidad de recombinación en la interficie SiC/Si próxima a 10 elevado 5 cm/s. Este valor provoca que la corriente de base esté dominada por la corriente de recombinación en esta interficie y disminuya con el espesor del emisor introducido en la base. Como conclusión, este trabajo aporta desde el punto de vista teórico, un paso hacia adelante en la comprensión del funcionamiento de los transistores bipolares con emisor depositado de gap ancho. En este sentido y gracias a la fabricación de diferentes estructuras transistor, este trabajo sirve de punto de partida en la consolidación de una tecnología de fabricación propia que permita conseguir un control preciso de la difusión de las impurezas y por tanto de los espesores verticales de las zonas neutras de emisor y base. Finalmente, el análisis teórico confirma la posibilidad de realizar optimizaciones adicionales.#
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