Fabricacion y caracterizacion de contactos ohmicos y oxidos anodicos en GaSb
Date
1999
Authors
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Publisher
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Abstract
Historicamente, la investigación en materiales semiconductores del grupo III-V ha estado gobernada por el desarrollo de sistemas de comunicación óptica, donde se requieren fuentes y detectores de luz que trabajen en la región de menos pérdida óptica Esto a creado la necesidad de buscar nuevos materiales para la fabricación de dispositivos que operen en los diferentes rangos del espectro óptico. Entre los compuestos semiconductores III-V, el antimoniuro de galio (GaSb) es particularmente interesante como substrato, porque su parámetro de red se puede acoplar a soluciones sólidas de varios componentes ternarios y cuaternarios de aleaciones III-V. éstas aleaciones tienen banda de energia prohibida en el rango de -0.3 a 1.58 eV, ie., 0.8-4.3um, como se representa en la figura 1. La detección a longitudes de onda mayores entre 8 y 14µm es posible con absorción interbanda en superredes basadas en antimoniuro Desde el punto de vista de dispositivos, estructuras crecidas con base en GaSb se han aplicado exitosamente en diodos láseres con baja corriente de umbral, en fotodetectores con alta eficiencia cuantica, en dispositivos de alta frecuencia, y en arreglos de celdas solares de alta eficiencia termofotovoltaica También es interesante el mejoramiento en la relación señal-a- ruido en 2>1.3µm en los fotodetectores de avalancha de GaAlSb crecido sobre GaSb Debido a que el GaSb tiene una movilidad electrónica mayor que el GaAs tiene un gran potencial para fabricar dispositivos en la región de microondas. Comparado con otros compuestos III-V, tales como GaAs, InSb, InP, y GaP, los aspectos tecnológicos del GaSb, han sido poco estudiados. Actualmente la tecnología del GaSb se enfoca en areas del crecimiento de materiales de alta calidad y en la mejor comprensión de las propiedades electrónicas y fotónicas, asi como en los procesos de fabricación de estructuras de dispositivos.
En este trabajo nos enfocamos a dos partes importantes del proceso de fabricación de dispositivos optoelectrónicos y estas son 1) la formación de contactos ohmicos de baja resistividad y 2) La pasivación superficial En el caso de los contactos estos son una parte medular y de mucho interes, ya que, todo dispositivo semiconductor necesariamente debe contar con estos, para su comunicación con el mundo exterior Estos han sido exhaustivamente estudiados desde la fabricación del primer contacto metal-semiconductor hecha por Braun en 1874, y desarrollándose una teoria para explicar el comportamiento de dichas uniones, siendo Schottky, Richarson, Bethe), Fowler, Wilson, Spenke y Bardeen, los principales iniciadores de tal teoria, la que posteriormente fue modificada debido a dos necesidades importantes que son 1) El desarrollo del proceso planar para transistores bipolares y de efecto de campo, que condujo a mejorar el proceso de fabricación en contactos metal-semiconductor
2) La necesidad de dispositivos de alta frecuencia que estén libres de las inherentes limitaciones de velocidad asociadas con el almacenamiento de portadores minoritarios en el dispositivo de unión PN Introducción Al analizar los dos factores anteriormente citados, el requisito de contactos ohmicos en transistores de Si y Ge, fué simplemente sencillo, pero la necesidad de dispositivos de alta velocidad con geometrias menores y mas complejas, demandan contactos con un buen funcionamiento Además, el uso de nuevos materiales, tales como GaAs, GaP, AlAs, GaSb, InP y mezclas de estos materiales, presentan nuevos problemas respecto a la tecnologia de fabricación de dichos contactos, por lo que se requiere hacer un análisis mas profundo de los contactos en estos materiales. En el caso del estudio de la pasivación superficial, es otro punto importante, ya que estudios previos revelan que la fabricación de dispositivos crecidos en GaSb exhiben, una alta corriente de fuga, debido a la alta densidad de estados, lo que para un dispositivo se traduce en perdidas, tanto desde el punto de vista eléctrico como óptico, por ello la pasivación es un proceso usado para aumentar la eficiencia: además de proteger al dispositivo del medio ambiente. por lo que también, se necesita que la pasivación permanezca quimicamente estable. En trabajos previos17) se han realizado diferentes tratamientos quimicos, en nuestro caso emplearemos el proceso de oxidación anódica 19,2021,22,23.34), por lo cual, estudiamos los óxidos desde un punto de vista eléctrico, mediante un analisis corriente vs voltaje (I-V) y Capacitancia vs Voltaje (C-V) que nos proporciona información sobre la resistencia del óxido y su estructura Nuestro trabajo se desarrollara bajo la siguiente temática. En el capitulo 1 describimos teóricamente la unión metal-semiconductor, resumimos los principales mecanismos de transporte eléctrico en esta interface, y hacemos una breve descripción del proceso de pasivación. En el capitulo 2 describimos las diferentes técnicas de fabricación de los contactos eléctricos y las técnicas de caracterización tanto de los contactos eléctricos, como de la estructura MOS En el capitulo 3 se describe el arreglo experimental que usamos para obtener nuestros contactos eléctricos y la caracterización de nuestras dos estructuras En el capitulo 4 analizamos de los resultados obtenidos y hacemos una discusión de ellos.