Les MOSFETs ultra-thin body UTB ont été fabriqués avec une technologie auto-alignée. Le canal conducteur est constitué d’InGaAs à 75% de taux d’indium ou d’un composite InAs/In0,53Ga0,47As. Une fine couche d'InP (3 nm) a été insérée entre le canal et l'oxyde, afin d’éloigner les défauts de l’interface oxyde-semiconducteur du canal. Enfin, une épaisseur de 4 nm d'oxyde de grille (Al2O3) a été déposée par la technique de dépôt des couches atomiques. Les contacts ohmiques impactent les performances des MOSFETs. La technologie UTB permet difficilement d’obtenir des contacts S/D de faibles résistances. De plus, l’utilisation de la technique d’implantation ionique pour les architectures UTB est incompatible avec le faible budget thermique des matériaux III-V et ne permet pas d’obtenir des contacts ohmiques de bonne qualité. Par conséquent, nous avons développé une technologie auto-alignée, basée sur la diffusion du Nickel « silicide-like » par capillarité à basse température de recuit (250°C) pour la définition des contacts de S/D. Finalement, nous avons étudié et analysé la résistance de l'alliage entre le Nickel et les III-V. A partir de cette technologie, des MOSFET In0,75Ga0,25As et InAs/In0,53Ga0,47As ont été fabriqués. On constate peu de différences sur les performances électriques de ces deux composants. Pour le MOSFET InAs/InGaAs ayant une longueur de grille LG =150 nm, un courant maximal de drain ID=730 mA/mm, et une transconductance extrinsèque maximale GM, MAX = 500 mS/mm ont été obtenu. Le dispositif fabriqué présente une fréquence de coupure fT égale à 100 GHz, et une fréquence d'oscillation maximale fmax de 60 GHz, pour la tension drain-source de 0,7 V. / Abstract : Silicon-based devices dominate the semiconductor industry because of the low cost of
this material, its technology availability and maturity. However, silicon has physical
limitations, in terms of mobility and saturation velocity of the carriers, which limit its use in
the high frequency applications and low supply voltage i.e. power consumption, in CMOS
technology. Therefore, III-V materials like InGaAs and InAs are good candidates because of
the excellent electron mobility of bulk materials (from 5000 to 40.000 cm2
/V.s) and the high
electron saturation velocity. We have fabricated ultra-thin body (UTB) InAs/InGaAs
MOSFET with gate length of 150 nm. The frequency response and ON-current of the
presented MOSFETs is measured and found to have comparable performances to the existing
state of the art MOSFETs as reported by the other research groups. The UTB MOSFETs were
fabricated by self-aligned method. Two thin body conduction channels were explored,
In0,75Ga0,25As and a composite InAs/In0,53Ga0,47As. A thin upper barrier layer consisting of
InP (3nm) is inserted between the channel and the oxide layers to realized a buried channel.
Finally, the Al2O3 (4 nm) was deposited by the atomic layer deposition (ALD) technique. It is
well known that the source and drain (S/D) contact resistances of InAs MOSFETs influence
the devices performances. Therefore, in our ultra-thin body (UTB) InAs MOSFETs design,
we have engineered the contacts to achieve good ohmic contact resistances. Indeed, for this
UTB architecture the use of ion implantation technique is incompatible with a low thermal
budget and cannot allow to obtain low resistive contacts. To overcome this limitation, an
adapted technological approach to define ohmic contacts is presented. To that end, we chose
low thermal budget (250°C) silicide-like technology based on Nickel metal. Finally, we have
studied and analyzed the resistance of the alloy between Nickel and III-V (Rsheet). MOSFET
with two different epilayer structures (In0,75Ga0,25As and a composite InAs/In0,53Ga0,47As)
were fabricated with a gate length (LG) of 150 nm. There were few difference of electrical
performance of these two devices. We obtained a maximum drain current (ION) of 730
mA/mm, and the extrinsic transconductance (GM, MAX) showed a peak value of 500 mS/mm.
The devices exhibited a current gain cutoff frequency fT of 100 GHz and maximum oscillation
frequency fmax of 60 GHz for drain to source voltage (VDS) of 0.7 V.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usherbrooke.ca/oai:savoirs.usherbrooke.ca:11143/11118 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Ridaoui, Mohamed |
| Contributors | Maher, Hassan, Bollaert, Sylvain |
| Publisher | Université de Sherbrooke |
| Source Sets | Université de Sherbrooke |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse |
| Rights | © Mohamed Ridaoui |
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