{"id":102799,"date":"2010-12-07T00:00:00","date_gmt":"2010-12-07T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/contribucion-al-desarrollo-tecnologico-de-transistores-hemt-de-algan-gan\/"},"modified":"2010-12-07T00:00:00","modified_gmt":"2010-12-07T00:00:00","slug":"contribucion-al-desarrollo-tecnologico-de-transistores-hemt-de-algan-gan","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/politecnica-de-madrid\/contribucion-al-desarrollo-tecnologico-de-transistores-hemt-de-algan-gan\/","title":{"rendered":"Contribuci\u00f3n al desarrollo tecnol\u00f3gico de transistores hemt  de algan\/gan"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> M\u00aa F\u00e1tima Romero Rojo <\/strong><\/h2>\n<p>Los transistores basados en nitruros se han convertido en poco tiempo en los candidatos id\u00f3neos para trabajar a alta temperatura (hasta 500\u00c2\u00bac), alta potencia de salida (40 w\/mm), bajo ruido y con posibilidad de trabajar a frecuencias altas, que abarcan un amplio espectro (entre 1 y 100 ghz). Esto es debido fundamentalmente a la anchura del gap de estos materiales (gan 3.4 ev), que les confiere una gran estabilidad t\u00e9rmica y una elevada tensi\u00f3n de ruptura (3 mv\/cm), frente a otras tecnolog\u00edas hasta ahora m\u00e1s usadas.  estas prometedoras caracter\u00edsticas son muy atractivas para muchos sectores industriales, especialmente para su uso en amplificadores de potencia en el rango de microondas y electr\u00f3nica de potencia de alta eficiencia. Sin embargo, todav\u00eda queda mucho por hacer para conseguir una tecnolog\u00eda madura y competitiva, tanto en coste, como en fiabilidad. Uno de los aspectos cr\u00edticos a combatir es la dispersi\u00f3n de corriente observada en la mayor\u00eda de los dispositivos. Esta dispersi\u00f3n ocasiona una ca\u00edda en la corriente de salida y, por tanto, en potencia al operar en rf. Esta anomal\u00eda en el funcionamiento se atribuye a estados de superficie o intercara en la heteroestructura algan\/gan, originados durante el crecimiento del material y\/o el proceso de fabricaci\u00f3n del dispositivo, aunque siguen sin ser bien conocidos ni controlados.  esta tesis tiene como objetivo contribuir al desarrollo de los transistores de alta movilidad (hemt, \u00abhigh electron mobility transistor\u00bb) de algan\/gan desde el punto de vista del proceso de fabricaci\u00f3n, que es uno de los cuellos de botella para alcanzar las prestaciones estimadas te\u00f3ricamente. Para ello se han abordado algunos de los puntos m\u00e1s d\u00e9biles del proceso de fabricaci\u00f3n como son: la formaci\u00f3n de contactos \u00f3hmicos de drenador y fuente, la estabilizaci\u00f3n t\u00e9rmica del contacto schottky de puerta y el proceso de pasivaci\u00f3n. Este \u00faltimo punto es de especial relevancia y tiene un gran protagonismo en esta tesis, ya que uno de sus objetivos es mitigar los posibles efectos de colapso que limitan las prestaciones del dispositivo. El desarrollo de esta tesis ha llevado consigo la fabricaci\u00f3n y caracterizaci\u00f3n de los dispositivos, junto con un seguimiento cuidadoso de cada una de las etapas del mismo, lo que ha permitido identificar de primera mano las dificultades y limitaciones dentro de cada proceso, as\u00ed como proponer soluciones espec\u00edficas a los mismos.  en el estudio de la formaci\u00f3n de los contactos \u00f3hmicos (basados en ti\/al) se ha puesto de manifiesto la gran dificultad que presentan las heteroestructuras de algan\/gan, con barreras de algan no dopadas, para obtener contactos bien definidos y con baja resistencia. En este sentido, se han estudiado algunos de los m\u00faltiples par\u00e1metros que intervienen en la formaci\u00f3n de los contactos \u00f3hmicos, como son: espesores de las capas de metales, temperaturas de aleado o los tratamientos superficiales previos. Para ello se han estudiado dos esquemas basados en las multicapas ti\/al\/metal-barrera\/au, utilizando ti o ni como metal barrera. En ambos casos se ha analizado su comportamiento el\u00e9ctrico, morfolog\u00eda superficial y composici\u00f3n. A pesar de las numerosas variables que intervienen en la formaci\u00f3n de estos contactos \u00f3hmicos, se han obtenido para cada caso unas condiciones y espesores concretos que mejoran los resultados de partida.  otra de las etapas claves en el proceso de fabricaci\u00f3n que se ha estudiado durante el desarrollo de esta tesis ha sido la formaci\u00f3n del contacto schottky de puerta. Se ha analizado la estabilidad del mismo tras ser sometido a diversos test de degradaci\u00f3n, tanto por efecto t\u00e9rmico (test de almacenamiento en temperatura), el\u00e9ctrico (aplicando un punto de polarizaci\u00f3n al dispositivo), o una combinaci\u00f3n de ambos. Las metalizaciones de puerta que se han analizado son: pt\/ti\/au, ni\/au, y mo\/au.  a trav\u00e9s de este estudio se ha comprobado que el uso de contactos de puerta con metales refractarios, como el esquema mo\/au, son una opci\u00f3n muy prometedora para garantizar la estabilidad t\u00e9rmica y el\u00e9ctrica de este tipo de dispositivos, frente a otros esquemas m\u00e1s usados hasta ahora, como ni\/au o pt\/ti\/au, ya que son ligeramente m\u00e1s robustos. Adem\u00e1s, haciendo uso de un modelo sencillo y suponiendo trampas de un \u00fanico nivel energ\u00e9tico se han podido caracterizar algunas de las trampas generadas tras los test de degradaci\u00f3n. En el caso de ni\/au tras un proceso de almacenamiento t\u00e9rmico a alta temperatura (350\u00c2\u00bac) durante           2000 horas se han obtenido trampas con una energ\u00eda de activaci\u00f3n de 340 mev y con tiempos de respuesta de 62 \u00c2\u00b5s.  el estudio del proceso de pasivaci\u00f3n en el cual se ha invertido un gran esfuerzo a lo largo del desarrollo de esta tesis se ha enfocado desde dos perspectivas. Por una parte, el estudio de la pel\u00edcula diel\u00e9ctrica que act\u00faa como pasivante (sin u otras alternativas, como la bicapa sio2\/sin o ta2o5), y por otra parte, los tratamientos previos al dep\u00f3sito de sin, en particular aquellos basados en plasma de n2.    en cuanto a la pel\u00edcula pasivante, el estudio se ha centrado b\u00e1sicamente en el uso de sin depositado mediante dep\u00f3sito qu\u00edmico en fase vapor asistido con plasma (pe-cvd), analizando sus caracter\u00edsticas el\u00e9ctricas, \u00f3pticas y de composici\u00f3n en funci\u00f3n de las condiciones de dep\u00f3sito. De manera complementaria tambi\u00e9n se ha analizado el comportamiento el\u00e9ctrico de los hemt de algan\/gan, y se han relacionado con los resultados de la caracterizaci\u00f3n del pasivante.  uno de los resultados m\u00e1s destacados del estudio es que la potencia rf aplicada durante el dep\u00f3sito de sin puede ser un factor cr\u00edtico para conseguir una adecuada capa pasivante en los transistores hemt de algan\/gan, posiblemente por su relaci\u00f3n con la incorporaci\u00f3n de h. Tambi\u00e9n se ha comprobado que el uso de n2 como precursor en vez de nh3 mejora la calidad de la superficie de contacto sin\/algan, reduciendo la densidad de carga fija en la interfase casi un orden de magnitud. Se ha obtenido un 20% menos de h enlazado en el sin usando precursor de n2 respecto del contenido usando nh3. Por lo que todo indica que el contenido de h en las pel\u00edculas de sin juega un papel destacado en el proceso de pasivaci\u00f3n en los hemt de algan\/gan. Adem\u00e1s, se ha analizado el uso de ta2o5 como alternativa de pasivante, demostrando que \u00e9ste proporciona una reducci\u00f3n en el grado de colapso y mejora el comportamiento en frecuencia, frente a otras alternativas como la bicapa sio2\/sin o sin.  por otra parte, gran parte del desarrollo de esta tesis se ha dedicado al estudio de tratamientos previos al dep\u00f3sito de sin, en especial, al tratamiento in situ basado en plasma de n2 (utilizando un sistema de pe-cvd). Los efectos de aplicar dicho tratamiento se han estudiado desde distintos puntos de vista: atendiendo a su impacto sobre la superficie del semiconductor (gan o algan\/gan), a la carga atrapada en la interfase gan\/sin, y al comportamiento de los hemt de algan\/gan, tanto en r\u00e9gimen continuo, como pulsado, y en peque\u00f1a se\u00f1al de rf. Este resultado constituye la principal contribuci\u00f3n de esta tesis al desarrollo tecnol\u00f3gico de los hemt. uno de los resultados m\u00e1s destacados es la mejora significativa del efecto del pasivante para mitigar los efectos de colapso, observado a trav\u00e9s de las caracter\u00edsticas el\u00e9ctricas de los transistores hemt de algan\/gan al hacer uso de un pretratamiento de plasma de n2 a baja potencia, respecto del caso tradicional con s\u00f3lo limpieza de org\u00e1nicos. En particular, se ha comprobado que dicho plasma de n2 es capaz de reducir dr\u00e1sticamente la densidad de trampas (con tiempos de respuesta      \u00c2\u00bf 1 \u00c2\u00b5s) en la zona activa de los transistores, responsables en gran medida de los efectos de colapso observados. Dicho resultado ha sido corroborado mediante medidas de iluminaci\u00f3n en los transistores y medidas de conductancia y capacidad realizadas en estructuras mis, donde se ha obtenido una reducci\u00f3n del 65% en la densidad de estados de intercara con el pretratamiento de plasma de n2. Este comportamiento se relaciona con una posible reducci\u00f3n en superficie de residuos de c y o, principalmente, detectado por espectroscop\u00eda de rayos x (xps). Cabe destacar que adem\u00e1s se ha conseguido una alta reproducibilidad en los resultados usando el pretratamiento con plasma. De esta manera se ha logrado un avance significativo en el proceso de fabricaci\u00f3n de los transistores hemt de algan\/gan.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Contribuci\u00f3n al desarrollo tecnol\u00f3gico de transistores hemt  de algan\/gan<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Contribuci\u00f3n al desarrollo tecnol\u00f3gico de transistores hemt  de algan\/gan <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 M\u00aa F\u00e1tima Romero Rojo <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Polit\u00e9cnica de Madrid<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 12\/07\/2010<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>El\u00edas Mu\u00f1oa Merino<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: fernando Calle g\u00f3mez <\/li>\n<li>Juan Piqueras piqueras (vocal)<\/li>\n<li>germ\u00e1n Vergara ogando (vocal)<\/li>\n<li>Jos\u00e9 Millan gomez (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de M\u00aa F\u00e1tima Romero Rojo Los transistores basados en nitruros se han convertido en poco tiempo en los 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