Fonction normally-on, normally-off compatible de la technologie HEMT GaN pour des applications de puissance, hyperfréquences

Discipline

Electronique des hautes fréquences, photonique et systèmes

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Normally-off, Normally-on, Intégration monolithique, HEMT GaN, E-mode, D-mode, InAlN, AlGaN, État de l’art, Simulation, Fabrication, Caractérisation, Effets de pièges

Mots-clés

Transistors à effet de champ à dopage modulé,

Nitrure de gallium,

Dispositifs à micro-ondes,

MOS (électronique)

Ce document présente les travaux de thèse ayant pour objet la recherche et développement d’une technologie co-intégrée HEMT GaN normale-on/normally-off compatible avec les matériaux et procédés technologiques de la technologie normally-on hyperfréquence. Un exposé théorique et une revue de l’état de l’art permettent d’abord d’entrevoir les différentes solutions technologiques qui s’offrent à nous, tout en affirmant et en précisant les applications visées. Différentes briques technologiques sont ensuite développées pour la fabrication de MOS-HEMTs GaN à recess de grille sur des épi-structures à barrière AlGaN ou (Ga)InAlN dédiées aux applications hyperfréquences. Nous insistons sur la possibilité d’intégrer les 2 fonctionnalités normally-off et normally-on de manière monolithique. Les échantillons ainsi réalisés sont ensuite caractérisés électriquement de manière conventionnelle, mais aussi en utilisant des techniques avancées de spectroscopie de pièges comme les paramètres S à basse fréquence et la mesure du transitoire de RON. Bien que certains phénomènes de piègeage dans l’oxyde de grille soient mis en évidence, les résultats sont très satisfaisants : des composants normally-off sont obtenus pour les 2 structures, et les performances sont au niveau de l’état de l’art mondial, avec plusieurs pistes d’amélioration en perspective.