Etude et réalisation du transistor à base perméable en technologie microélectronique silicium et évaluation en hyperfréquence PDF Download
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LE TRANSISTOR A BASE PERMEABLE (TBP) EST UN DISPOSITIF ELECTRONIQUE DONT LA PRINCIPALE CARACTERISTIQUE EST UNE BASE METALLIQUE ENTERREE DANS UN SUBSTRAT SEMI-CONDUCTEUR. CETTE THESE PRESENTE LA PREMIERE REALISATION DE TBP SILICIUM ENTIEREMENT COMPATIBLE AVEC DES PROCEDES DE FABRICATION DE DISPOSITIF MOS (METLA-OXYDE-SEMICONDUCTEUR). CETTE COMPATIBILITE EST OBTENUE AU MOYEN D'UNE TECHNOLOGIE TRANCHEES. UN SILICIURE AUTOALIGNE EST UTILISE, FORMANT AVEC LE SEMI-CONDUCTEUR UN CONTACT DE TYPE SCHOTTKY (LA BASE), ET UN CONTACT OHMIQUE (L'EMETTEUR). LA PREMIERE GENERATION DE DISPOSITIFS DE LARGEUR DE GRILLE LEGEREMENT SUBMICRONIQUE, A PERMIS D'EFFECTEUR DES MESURES HYPERFREQUENCE QUI ONT DONNE DES FREQUENCES DE COUPURE DE L'ORDRE DU GHZ. NOUS AVONS ENSUITE DEFINI UNE SECONDE GENERATION DE TRANSISTORS, DE LARGEUR DE GRILLE EGALE A 0,3 M, ET DIRECTEMENT TESTABLES (EN STATIQUE ET EN DYNAMIQUE) SANS REPORT DE CONTACT. NOUS AVONS OBTENU UNE FREQUENCE MAXIMUM DE 3 GHZ, RESULTAT ESSENTIELLEMENT LIMITE PAR LA CAPACITE TRES IMPORTANTE DE LA DIODE BASE-COLLECTEDUR. CES MESURES PERMETTENT DE REMONTER AUX PARAMETRES DU DISPOSITIF INTRINSEQUE ET D'EXTRAPOLER UNE FREQUENCE MAXIMUM DE 26 GHZ
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LE TRANSISTOR A BASE PERMEABLE (TBP) EST UN DISPOSITIF ELECTRONIQUE DONT LA PRINCIPALE CARACTERISTIQUE EST UNE BASE METALLIQUE ENTERREE DANS UN SUBSTRAT SEMI-CONDUCTEUR. CETTE THESE PRESENTE LA PREMIERE REALISATION DE TBP SILICIUM ENTIEREMENT COMPATIBLE AVEC DES PROCEDES DE FABRICATION DE DISPOSITIF MOS (METLA-OXYDE-SEMICONDUCTEUR). CETTE COMPATIBILITE EST OBTENUE AU MOYEN D'UNE TECHNOLOGIE TRANCHEES. UN SILICIURE AUTOALIGNE EST UTILISE, FORMANT AVEC LE SEMI-CONDUCTEUR UN CONTACT DE TYPE SCHOTTKY (LA BASE), ET UN CONTACT OHMIQUE (L'EMETTEUR). LA PREMIERE GENERATION DE DISPOSITIFS DE LARGEUR DE GRILLE LEGEREMENT SUBMICRONIQUE, A PERMIS D'EFFECTEUR DES MESURES HYPERFREQUENCE QUI ONT DONNE DES FREQUENCES DE COUPURE DE L'ORDRE DU GHZ. NOUS AVONS ENSUITE DEFINI UNE SECONDE GENERATION DE TRANSISTORS, DE LARGEUR DE GRILLE EGALE A 0,3 M, ET DIRECTEMENT TESTABLES (EN STATIQUE ET EN DYNAMIQUE) SANS REPORT DE CONTACT. NOUS AVONS OBTENU UNE FREQUENCE MAXIMUM DE 3 GHZ, RESULTAT ESSENTIELLEMENT LIMITE PAR LA CAPACITE TRES IMPORTANTE DE LA DIODE BASE-COLLECTEDUR. CES MESURES PERMETTENT DE REMONTER AUX PARAMETRES DU DISPOSITIF INTRINSEQUE ET D'EXTRAPOLER UNE FREQUENCE MAXIMUM DE 26 GHZ
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LE TRANSISTOR A BASE PERMEABLE EST CONSTITUE D'UNE GRILLE METALLIQUE ENTERREE DANS UN MONOCRISTAL SEMICONDUCTEUR. MAIS POUR QUE CE TRANSISTOR DEVIENNENT INTERESSANT D'UN POINT DE VUE PERFORMANCE, IL FAUT QUE LES DISTANCES ENTRE LES DOIGTS METALLIQUES SOIENT INFERIEURES QU MICRON (SUBMICRON). DISCUSSION SUR LA FAISABILITE D'UN TEL DISPOSITIF ET DES TECHNIQUES LITHOGRAPHIQUES PERMETTANT DE LE REALISER.
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Les semiconducteurs basés sur les nitrures III - N à large bande interdite présentent un intérêt croissant pour la recherche et le monde industriel. Parmi eux, les composants de puissance à base de nitrure de gallium constituent un domaine de recherche majeur de l'électronique à l'état solide pour les applications hyperfréquences. Les travaux décrits dans cette thèse correspondent à la conception et à la réalisation de transistors de puissance à haute mobilité pour l'amplification en bandes X et Ku (8-18 GHz). L'évolution continue des hétérostructures demande de constantes rétroactions avec le procédé technologique. Dans ce but, l'approche utilisée a consisté au développement et à l'optimisation des briques technologiques de base, associée à l'analyse physique indispensable à l'optimisation des choix technologiques. Une étude fine des contacts ohmique et Schottky a été entreprise. Une optimisation des conditions de réalisation des fossés de grille, du contact ohmique, des métallisations, du prétraitement de surface et de la nature du diélectrique de passivation a été nécessaire. L'ajout d'une électrode de champ a été étudiée afin d'améliorer davantage la tenue en tension des composants et minimiser l'impact des pièges de surface. Dans ce cadre, nous avons conçu et développé différentes topologies de plaque de champ. Plusieurs diélectriques innovants comme le nitrure de bore ont été testés afin d'établir les potentialités de ces transistors HEMTs à grille isolée. L'ensemble de cette technologie optimisée a été appliquée sur une couche HEMT AlGaN/GaN sur substrat Si (001) et a permis d'établir un état de l'art en puissance à 10GHz pour cette nouvelle filière bas coût.
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CE TRAVAIL S'INSCRIT DANS LE CADRE DE L'ETUDE DE TRANSISTORS BIPOLAIRES A BASES EPITAXIEES FORTEMENT DOPEES REALISES DANS LA TECHNOLOGIE BICMOS DU CENTRE NATIONAL D'ETUDES DES TELECOMMUNICATIONS DE MEYLAN. GRACE AU FORT DOPAGE DE LA BASE, LE FONCTIONNEMENT DE CES TRANSISTORS SE RAPPROCHE DE CELUI DES TRANSISTORS BIPOLAIRES A HETEROJONCTIONS ; POUR CETTE RAISON ON LES NOMME TRANSISTORS BIPOLAIRES A PSEUDO HETEROJONCTION. APRES AVOIR PRESENTE LA NOUVELLE STRUCTURE EMETTEUR-BASE ET LA TECHNOLOGIE DE FABRICATION BICMOS, NOUS DECRIVONS LES TECHNIQUES ET LES OUTILS DE CARACTERISATION MIS EN JEU. DANS UN PREMIER TEMPS, L'ETUDE PORTE SUR LA DEFINITION DES CONDITIONS D'EPITAXIE ET LES REGLAGES TECHNOLOGIQUES NECESSAIRES POUR INTEGRER LE TRANSISTOR BIPOLAIRE A PSEUDO-HETEROJONCTION DANS LE PROCEDE DE FABRICATION BICMOS. L'ETUDE EFFECTUEE SUR L'ORIGINE DU DYSFONCTIONNEMENT A FAIBLE INJECTION DES TRANSISTORS REALISES ET LA COMPREHENSION DES MECANISMES PHYSIQUES RESPONSABLES DES COURANTS DE FUITE DE LA JONCTION EMETTEUR-BASE DES TRANSISTORS MURES ET NON MURES ONT PERMIS DE CERNER LES PROBLEMES POSES PAR L'INTEGRATION PUIS D'APPORTER DES SOLUTIONS POUR L'OPTIMISATION DES CARACTERISTIQUES DE FONCTIONNEMENT DU TRANSISTOR. L'ETUDE DU FONCTIONNEMENT DU DISPOSITIF A PORTE SUR LES PROPRIETES PHYSIQUES DE LA BASE ET EN PARTICULIER LE RETRECISSEMENT DE LA BANDE INTERDITE SOUS L'EFFET DES FORTS DOPAGES. NOUS AVONS DEVELOPPE UNE METHODE ORIGINALE D'EXTRACTION DE CE RETRECISSEMENT BASEE SUR L'EVOLUTION DU COURANT COLLECTEUR EN FONCTION DE LA TEMPERATURE. A PARTIR DE CETTE METHODE, NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE QUE LES TRANSISTORS FABRIQUES FONCTIONNENT EFFECTIVEMENT SUR LE PRINCIPE DES DISPOSITIFS A HETEROJONCTION. CETTE ETUDE A PERMIS UNE DESCRIPTION PRECISE DU COMPORTEMENT ELECTRIQUE DU TRANSISTOR A TOUTE TEMPERATURE
Author: Mamadou Mustapha Ndoye (auteur d'une thèse de doctorat en électronique).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Ce travail est une contribution à l'étude du transistor bipolaire hyperfréquence sur puce de silicium. Il présente tout d'abord deux méthodes originales permettant de réduire la Capacité extrinsèque Base-Collecteur, d'augmenter la tension de claquage Base-Collecteur, d'augmenter la tension Early VA, d'augmenter le gain en puissance maximal Gpmax et d'augmenter la fréquence de transition FT. Il présente ensuite un nouveau transistor, de structure hybride entre le NPN vertical et le NPN latéral, baptisé bipolaire-CLEV (à Collecteur Latéral-Emetteur Vertical). Ce travail est généralisable à d'autres technologies de transistors hyperfréquences telles que les transistors à substrats III-V ou les transistors à hétérojonctions.
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CE TRAVAIL MONTRE LA DEMARCHE SUIVIE POUR CONCEVOIR ET REALISER DES CIRCUITS HYPERFREQUENCES A BASE DE TRANSISTOR BIPOLAIRE A HETEROJONCTION GAAS/GAALAS. LE TRANSISTOR BIPOLAIRE A HETEROJONCTION GAAS/GAALAS EST DECRIT D'UN POINT DE VUE THEORIQUE AINSI QUE TOUS LES PHENOMENES PHYSIQUES INTERVENANT LORS DE SON FONCTIONNEMENT. A PARTIR DE CES CONSIDERATIONS, ON MODELISE LE TRANSISTOR DANS LES DOMAINES LINEAIRE ET NON LINERAIRE. CES MODELES SONT ENSUITE UTILISES POUR CONCEVOIR DES CIRCUITS MICROONDES PERFORMANTS. CE TYPE DE TRANSISTOR EST COMPARE A SES PRINCIPAUX CONCURRENTS: LE TRANSISTOR BIPOLAIRE HOMOJONCTION SUR SILICIUM ET LE MESFET SUR ARSENIURE DE GALLIUM. SES PRINCIPAUX AVANTAGES RESSORTENT DE CETTE COMPARAISON. UN RECAPITULATIF INTERNATIONAL DES DERNIERS CIRCUITS REALISES AVEC LE TBH EST EFFECTUE DANS LES TROIS DOMAINES D'APPLICATIONS POTENTIELS: LA LOGIQUE, L'OPTOELECTRONIQUE ET L'ANALOGIQUE HYPERFREQUENCE. LES CIRCUITS MICROONDES REALISES AU COURS DE CETTE THESE POUR DES APPLICATIONS EN TELECOMMUNICATIONS SONT PRESENTES. ON ABORDE, POUR CHAQUE CIRCUIT, LA CONCEPTION, LE DESSIN ET LES RESULTATS. TROIS CIRCUITS ONT ETE TESTES: UN OSCILLATEUR LIBRE FONCTIONNANT A 1,2 GHZ, UN MELANGEUR EN STRUCTURE SIMPLE EQUILIBREE A DES FREQUENCES RF-LO DE 1,2-1,3 GHZ ET UN PHOTORECEPTEUR FONCTIONNANT A 5 GBITS/S. TOUS CES CIRCUITS SONT FABRIQUES EN TECHNOLOGIE HYBRIDE SUR SUBSTRAT D'ALUMINE. ENFIN UNE ETUDE PRELIMINAIRE THEORIQUE SUR DES AMPLIFICATEURS HAUT RENDEMENT A CONDUIT AU DEVELOPPEMENT DE PROGRAMMES OPTIMISANT LE FONCTIONNEMENT EN CLASSES C ET E. LE TBH EST REALISE SUR SUBSTRAT GAAS SEMI-ISOLANT. ON PEUT, PAR CONSEQUENT, FABRIQUER DES CIRCUITS MMIC EN INTEGRANT LES ETAPES TECHNOLOGIQUES D'ELEMENTS PASSIFS DANS CELLES DE LA FABRICATION DU TRANSISTOR. DEUS FILIERES TECHNOLOGIQUES SONT PROPOSEES POUR LA FABRICATION D'ELEMENTS PASSIFS ET LA DESCRIPTION DU MASQUE EST ABORDEE. CES ELEMENTS (DES INDUCTANCE
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L'OBJET DE CETTE THESE EST DE DEVELOPPER UN SYSTEME EXPERT QUI INTERPRETE LES RESULTATS DU TEST PARAMETRIQUE SUR PLAQUETTE, EN FIN DE FABRICATION DE CIRCUITS INTEGRES SILICIUM. CETTE NOUVELLE APPROCHE DOIT PERMETTRE, SUR LE SITE DE RENNES DE SGS-THOMSON MICROELECTRONICS, D'AVOIR UN RETOUR D'INFORMATION PLUS RAPIDE SUR LA LIGNE DE PRODUCTION AFIN D'AUGMENTER LA MAITRISE DU PROCEDE DE FABRICATION. APRES UNE DESCRIPTION DE LA FILIERE TECHNOLOGIQUE BIPOLAIRE HAUTE TENSION ETUDIEE, ET DU TRANSISTOR BIPOLAIRE NPN SUR LEQUEL EST BASE LE DEVELOPPEMENT DU SYSTEME EXPERT, LES PROPRIETES DES COUCHES ELECTRIQUES ET LES MODELES DES PARAMETRES DE CE TRANSISTOR SONT PRESENTES. CECI PERMET DE RELIER LES GRANDEURS ELECTRIQUES AUX GRANDEURS PHYSIQUES DUES A LA TECHNOLOGIE DE FABRICATION. LA METHODOLOGIE DE TEST EMPLOYEE POUR EXTRAIRE CES PARAMETRES ELECTRIQUES DU TRANSISTOR BIPOLAIRE ET L'ANALYSE STATISTIQUE DES RESULTATS PERMETTENT DE DEGAGER LES CORRELATIONS LIANT LES PARAMETRES ENTRE EUX. CES CORRELATIONS SONT CONFRONTEES AUX MODELES THEORIQUES POUR CONFIRMER L'INTERET DES MODELES CHOISIS ET PERMETTRE DE DEGAGER LES INFLUENCES DES PARAMETRES TECHNOLOGIQUES PREDOMINANTS. LA SUITE EST CONSACREE A LA STRUCTURE ET AU MODE DE FONCTIONNEMENT DU SYSTEME EXPERT QUE NOUS AVONS DEVELOPPE. L'ECRITURE DES REGLES DE CONNAISSANCE ETANT LA PARTIE VITALE DU SYSTEME, LA DERNIERE PARTIE TRAITE LES DIFFERENTES METHODOLOGIES DE CONSTRUCTION DE CES REGLES: ANALYSE DES CORRELATIONS, DES MODES DE DEFAILLANCE EN FABRICATION, DES PERTURBATIONS VOLONTAIRES DU PROCEDE DE FABRICATION ET DU TEST D'UN TRANSISTOR PNP LATERAL. CETTE ETUDE A PERMIS DE DEMONTRER QUE LA METHODE DE TRAITEMENT ENVISAGEE EST BIEN ADAPTEE A UN USAGE EN PRODUCTION. DE PLUS, ELLE PERMET DE CONSERVER LA CONNAISSANCE ET ELLE PEUT S'ETENDRE FACILEMENT A D'AUTRES TECHNOLOGIES DE FABRICATION
Author: Himi Deen Touré Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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Depuis la fabrication du premier transistor, les technologies microélectroniques notamment celles mettant en œuvre les couches minces de silicium ont eu une évolution formidable. Cette réduction des dimensions (loi de Moore) a conduit de nos jours à des dispositifs nanométriques. Cependant, la miniaturisation des transistors films minces (TFT) de type planar a montré ses limites. L’étude présentée, se veut une réponse à ces problèmes et traite de la conception et de la réalisation à basse température de TFT à canaux verticaux sur substrat de verre à base de silicium polycristallin. Ce dispositif est réalisé dans le but de contrôler efficacement la longueur du canal, d’accroître les densités d’intégration et de courant par unité de surface du TFT. Après une étude prédictive, des structures génériques multicanaux en forme de peigne, d’échelle ou de U ont été conçues et fabriquées. Il a été montré leur faisabilité avec des flancs quasi-verticaux et une longueur de canal de 1μm. Après une série d’essais sur le design des structures, les techniques de dépôts des couches actives et les traitements post-dépôts, une amélioration des propriétés électriques a été obtenue.
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TRANSISTORS A HETEROJONCTION GAALAS/GAAS. APRES UN RAPPEL THEORIQUE DES PROPRIETES DES HETEROJONCTIONS, UN AVANT PROJET D'UN TRANSISTOR DESTINE A L'AMPLIFICATION HAUTE FREQUENCE DE PUISSANCE A ETE PROPOSE. NOUS AVONS ENSUITE PRESENTE LES DIFFERENTES METHODES D'OBTENTION DES COUCHES NECESSAIRES AUX DISPOSITIFS, EPITAXIE EN PHASE LIQUIDE, EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRES, DEPOT EN PHASE VAPEUR A PARTIR D'ORGANOMETALLIQUES. CES ETUDES ONT PERMIS D'AFFINER CHACUNE DES METHODES ET DE DEFINIR DANS CHAQUE CAS LES CONDITIONS OPTIMALES DE REALISATION. ENFIN, NOUS AVONS ANALYSE ET COMPARE LES DIFFERENTS PROCEDES MIS A NOTRE DISPOSITION POUR REALISER ENTIEREMENT LES TRANSISTORS, UN PROCESSUS OPTIMUM A AINSI PU ETRE DEFINI. LES DISPOSITIFS REALISES SONT PRESENTES ET LES RESULTATS OBTENUS DISCUTES, OUVRANT LA VOIE AU DEVELOPPEMENT DES CIRCUITS INTEGRES BIPOLAIRES ASGA
Author: Pascal Letourneau
Author: Pascal Letourneau
Author: Geneviève Glastre
Author: Andre Granier
Author: Jean-Claude Gerbedoen
Author: HATEM.. BOUSSETTA
Author: Mamadou Mustapha Ndoye (auteur d'une thèse de doctorat en électronique).)
Author: CATHERINE.. ALGANI BALBINOT
Author: LOIC.. ROLLAND
Author: Himi Deen Touré
Author: Mohamed Jalal Termanini