Caractérisation électrique des défauts induits lors de l'intégration de la base d'un transistor bipolaire a hétérojonction SIGe en technologie BICMOS

par Oscar de Barros

Thèse de doctorat en Génie électronique

Sous la direction de Georges Brémond.


  • Résumé

    Les progrès des techniques d'épitaxie ont permis la fabrication de couches de SiGe contraint sur substrat silicium et leur mise en application dans des transistors bipolaires à hétérojonction, permettant à la technologie silicium d'atteindre des performances dynamiques intéressantes pour les applications haute fréquence. Toutefois l'intégration de l'alliage SiGe dans: une filière doit répondre au double impératif de qualité finale de l'alliage et de perturbation minimum à apporter à la filière technologique. C'est dans cet objectif et dans le cadre de l'intégration du TBH SiGe dans une filière BiCMOS développée au CENT Meylan que s'inscrit ce sujet de thèse. Au cours de ce travail, nous avons étudié la qualité du système émetteur-base des transistors bipolaires à hétérojonction à base SiGe à l'aide• de techniques de caractérisation électrique, mesure de courant statique et spectroscopie de transitoire. Les résultats expérimentaux obtenus sur des transistors simple-polysilicium auto-alignés ont mis en évidence la présence de défauts dans la zone active du composant, localisés à la périphérie de la jonction émetteur-base le long des espaceurs Si02. L'énergie d'activation apparente de ces pièges est de 0,6 eV, ce qui en fait des centres de recombinaison très efficaces. Ces défauts ayant pu être corrélés à l'étape de gravure lors de la définition du système émetteur-base, la qualité cristalline des couches épitaxiées n'est donc pas dégradée par le process post-épitaxie. Ce résultat est une contribution au choix d'une nouvelle architecture pour les filières développées plus récemment, dans laquelle la zone active est éloignée des zones gravées. Les études initiées sur les transistors simple-polysilicium quasi auto- alignés de cette filière montrent la présence de plusieurs niveaux profonds dans la base du composant, ce qui est un point critique pour le bon fonctionnement de ces composants.

  • Titre traduit

    = Integration of SiGe heterojunction bipolar transistors in a BICMOS technology: electrical characterization of process induced defects


  • Résumé

    Epitaxial growth improvements have allowed the elaboration of high quality SiGe strained layers on Si substrate and their application in heterojunction bipolar transistors, leading silicon based devices to high frequency performances. Nevertheless, the integration of the. SiGe alloy in an industrial process requires minimum process modification as well as a high final quality of epitaxial layers. This is the context of the SiGe HBTs integration into a BiCMOS process developed at the CNET Meylan. In this thesis work, we present a study of the quality of the emitter-base system of SiGe HBTs, by means of electrical measurements such as deep level transient spectroscopy and static currents. Experimental results on single polysilicon self-aligned transistors point out the presence of defects in the active zone of the devices, located at the emitter-base junction periphery along Si02 spacers. The apparent activation energy is 0. 6 eV, making these deep levels very active recombination centers. These defects have been shown to originate from the reactive ion etching of the polysilicon emitter, leading to the conclusion that the epitaxial layers do not suffer relaxation during the process. This result is a contribution to the choice of a quasi-self-aligned structure for further development, where the active zone is far from etch-induced damages. First results concerning the quasi self-aligned transistors have evidenced the presence of many deep levels in the SiGe base bandgap, corresponding to defects at the Si/SiGe interface and in the SiGe base, which dramatically degrade the device performances.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (222 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2124)
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