Etude des singularités de champ électrique dans un transistor à effet de champ au GaAs PDF Download

Author: Georges Halkias
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Languages : fr
Pages : 36

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Author: Djamel Kendil
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CE MEMOIRE CONCERNE L'ETUDE ET LA REALISATION DES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP A HETEROJONCTION ET A GAZ D'ELECTRON A L'INTERFACE GAAS-GAALAS. LES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP SONT ASSOCIES AUX PHOTODETECTEURS. APRES UN BREF APPEL SUR LES DIFFERENTES STRUCTURES REALISEES SUR CE MATERIAU, NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A UN NOUVEAU DISPOSITIF FORME D'UNE BARRIERE DE POTENTIEL. CE DISPOSITIF CONSTITUE PAR DEUX COUCHES GAAS ET GAALAS INTRINSEQUES S'ASSOCIE CONVENABLEMENT A UN PHOTOCONDUCTEUR. DANS LE DOMAINE DE LA DETECTION DEUX INTEGRATIONS MONOLITHIQUES ONT ETE REALISEES. LA PREMIERE ASSOCIE UNE PHOTODIODE GAAS A UN TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP GAAS/GAALAS, LA DEUXIEME COMPORTE UN PHOTOCONDUCTEUR INTERDIGITE CDTE ET UN TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP GAAS/GAALAS. LES DEUX DISPOSITIFS SONT REALISES SUR UN MEME SUBSTRAT GAAS SEMI-ISOLANT. LA FABRICATION DU TEC A HETEROJONCTION EST ORGANISEE A PARTIR DE LA TECHNIQUE DE L'EPITAXIE EN PHASE LIQUIDE. LA TECHNOLOGIE DE FABRICATION EST DETAILLEE ET LES CARACTERISTIQUES COURANT-TENSION DES DISPOSITIFS IDENTIFIEES. UN GAIN EN COURANT DE 15 ET DES COURANTS INVERSES DE L'ORDRE DE 1 NA POUR LE DISPOSITIF PN-TEC SONT OBTENUS. UN TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP A HETEROJONCTION A REGIONS GAAS ET GAALAS NON DOPEES EST REALISE. LA FORMATION D'UN GAZ BIDIMENSIONNEL D'ELECTRONS A L'INTERFACE DES DEUX COUCHES GAAS ET GAALAS INTRINSEQUE EST OBTENUE. LE DISPOSITIF A MONTRE UNE TRANSCONDUCTANCE DE 25 MS/MM

Author: Christophe Versnaeyen
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Languages : fr
Pages : 224

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Modélisation de la structure grille-hétérojonction. Caractérisation physique du transistor TEGFET. Caractérisation dynamique du composant TEGFET. Détermination du schéma équivalent.

Author: Poul-Erik Schmidt
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Languages : en
Pages : 176

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This work is devoted to the study of Semiconductor Insulator Semiconductor Field Effect Transistors (SISFET), a promising device for integrated circuits, since very good threshold voltage control and uniformity can be obtained, and it should be possible to realize complementary circuits. During this work we have for the first time successfully grown and processed pseudomorphic GaAs/GalnAs/A1GaAs SISFET.From electrical measurements and modelling the residual doping level, and the effective barrier height of the A10.4Ga0.6As barrier layer has been deduced. Photoluminescense measurements have been performed on the pseudomorphic structures in order to determine the Indium content of the GainAs layer.A self-aligned technology has been established in order to fabricate high performance devices. The process includes first an anisotropic etch of the gate using Reactive Ion Etching. Next a silicon nitride sidewall is formed. A self-aligned ion implantation followed by rapid thermal annealing is used to form highly doped source and drain contacts. DC characterizations are presented. For 1μm SISFETs state-of-the-art results have been obtained, with a transconductance of 240 mS/mm. The transconductance of the pseudomorphic SISFET is even higher with a maximum value of 273 mS/mm. Our SISFET's have a source resistance of only 0.16 Ωmm which is the lowest ever reported. A very good on-wafer threshold voltage uniformity has been obtained with a standard deviation of only 11mV for the conventional SISFETs.Hot electron effects have been observed and are discussed. We show that this induces a negative differential resistance regime in the the drain current characteristics

Author: Thierry Aguila
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Languages : fr
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UN TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP DE TYPE MIS (METAL ISOLANT SEMICONDUCTOR) A ETE REALISE A PARTIR D'UNE HETEROSTRUCTURE GAALAS/GAAS NON INTENTIONNELLEMENT DOPEE AISEMENT OBTENUE PAR LES METHODES D'EPITAXIE CLASSIQUES. CE TRANSISTOR, APPELE MISFET OU SISFET SELON LA NATURE METALLIQUE OU SEMICONDUCTRICE DU MATERIAU DE GRILLE, EST COMPARABLE A UN TRANSISTOR A HAUTE MOBILITE ELECTRONIQUE (HEMT). EN EFFET, CE DERNIER UTILISE UNE HETEROSTRUCTURE IDENTIQUE DONT LA COUCHE GAALAS EST DOPEE. L'ABSENCE DE DOPAGE AFFRANCHIT LE MISFET-SISFET DES EFFETS INDESIRABLES RENCONTRES LORS DU FONCTIONNEMENT DU HEMT. DES TRANSCONDUCTANCES ELEVEES (450 MS/M) POUR UNE LONGUEUR DE GRILLE DE 1M), ET DES DISPERSIONS DE TENSION DE SEUIL COMPATIBLES AVEC LE DEVELOPPEMENT DE CIRCUITS NUMERIQUES, CONFIRMENT LE POTENTIEL PROMETTEUR DE CE NOUVEAU COMPOSANT POUR LA PROCHAINE GENERATION DE CIRCUITS INTEGRES. DE PLUS, CE TRANSISTOR PRESENTE LA PARTICULARITE DE POUVOIR ACCUMULER, A LA MEME HETERO-INTERFACE, AUSSI BIEN UN GAZ QUASI-BIDIMENSIONNEL D'ELECTRONS QUE DE TROUS, QUI REND POSSIBLE LA FABRICATION DE TRANSISTORS DE TYPE N ET P SUR LA MEME PLAQUETTE. CETTE PROPRIETE A PERMIS LA REALISATION DE CIRCUITS COMPLEMENTAIRES FONCTIONNELS SUR GAAS. DE PLUS, PLUSIEURS CELLULES NUMERIQUES UTILISANT DES PORTES LOGIQUES TRES RAPIDES, A CHARGES RESISTIVES, ONT ETE REALISEES. DES REGIMES SPECIFIQUES DE RESISTANCE DIFFERENTIELLE ET DE TRANSCONDUCTANCE NEGATIVES, LIES A LA STRUCTURE DU DISPOSITIF, ONT ETE OBSERVES. CES EFFETS ONT ETE UTILISES POUR REALISER PLUSIEURS FONCTIONS ELECTRONIQUES SUIVANT DES CIRCUITS DE FAIBLE COMPLEXITE

Author: Frédéric Aniel
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Cette these porte sur l'etude aux basses temperatures, des transistors a effet de champ a heterojonction a modulation de dopage (hemt) sur gaas, de tres faible longueur de grille. L'objectif est de tirer partie de la rapidite intrinseque des hemts submicroniques refroidis pour des applications potentielles qui peuvent aller de la radioastronomie millimetrique aux circuits ultra-rapides. Sont d'abord presentes les principaux effets physiques attendus a basse temperature, puis les outils et les methodologies utilises au cours de l'etude: un modele quasi-bidimensionnel original du hemt a basse temperature, une station cryogenique de mesures microondes sous pointes sur tranche, originale par la precision des mesures. La versatilite de la station est illustree par des etudes de spectroscopie de pieges, de caracteristiques i-v en impulsion, d'electroluminescence sur les trois familles de hemts conventionnels et pseudomorphiques analysees. L'etude analyse une grande quantite de donnees experimentales sur les hemts etudies sous eclairement entre 300k et 50k, en particulier des donnees statiques et microonde mettant en evidence des ameliorations significatives de frequence de coupure pour les composants les plus longs tandis que les performances des composants les plus courts saturent, confirmant des effets nefastes du piegeage de porteurs. Des mesures d'electroluminescence permettent de correler differents resultats de dlts courant, de simulations thermiques, et des observations de courants de trous dus a l'ionisation par choc dans le canal. L'obtention de bonnes caracteristiques a des tensions de polarisation plus faibles qu'a 300k est encourageante pour des applications cryogeniques. L'etude montre clairement que l'analyse cryogenique de composants submicroniques sur tranche est un outil puissant de comprehension de la physique de ces transistors

Author: Benoît Lambert
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Ces travaux présentent une étude sur le mécanisme d'ionisation par impact se produisant dans les transistors à effet de champ de puissance sur substrat GaAs. Ce mécanisme est un effet parasite des FETs et consiste en la création de paires électrons/trous dans le canal induit par les électrons fortement accélérés par 1e champ électrique. Cette étude porte sur quatre technologies de FETs (MESFET DCFET, PHEMT et PHEMT de puissance). L'influence du mécanisme d'ionisation, par impact sur les performances électriques statiques des dispositifs a été évalué, notamment sur les caractéristiques de grille, de transfert et sur les lieux de claquage mesurés à l'aide d'une technique d'injection de courant. Le banc de mesure du bruit aux basses fréquences associé au courant de grille développé durant cette thèse, est décrit dans la deuxième partie. La caractérisation du bruit de grille des FETs en régime d'ionisation par impact a permis de modéliser le bruit en 1/f comme étant proportionnel au taux d'ionisation au carré. De plus, l'analyse du bruit en courant des contacts Schottky s'est révélée efficace pour la détection des dégradations localisées aux interfaces passivation/semiconducteur et passivation/métallisation. La dernière partie de ce document présente une étude de fiabilité menée sur les technologies MESFET, PHEMT et PHEMT de puissance ayant subies des vieillissements sous polarisations statiques associés ou non à un fonctionnernent dynamique en régime de compression du gain. Il apparaît que le mécanisme d'ionisation par impact associé au champ électrique est un mécanisme de dégradation présentant des modes de dégradation qui dépendent de la technologie.

Author: Frédéric Diette
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Ce travail concerne le developpement des transistors hemts dans les filieres gaas et inp pour l'amplification de puissance en gamme millimetrique. La premiere partie de ce travail traite des differentes etapes technologiques relatives aux deux filieres etudiees. Si dans le cas de la filiere gaas, les parametres technologiques n'ont pas necessite de reelle amelioration pour la realisation d'un transistor elementaire, nous avons du developper les etapes relatives aux transistors a grand developpement. Dans le cas de la filiere inp, toutes les etapes technologiques (contacts ohmiques et schottky, gravure selective et lithographie de grille a trois couches de resine) ont necessite un effort particulier quant a leur optimisation. Le deuxieme partie de ce travail est consacree a l'etude de la filiere inp. Des etudes de parametres technologiques et de couches actives se concretisent par la realisation d'un grand nombre de transistors avec la longueurs de grille de 0,25 m.. La caracterisation statique et hyperfrequence, nous a permis dans un premier temps, de mettre en evidence les principales limitations de cette filiere. Ces resultats ont servi dans un deuxieme temps, a definir deux structures originales. L'une d'entre elle nous a permis d'egaler l'etat de l'art en puissance a 60 ghz. La derniere partie presente les travaux menes dans la filiere gaas. Dans un premier temps, nous presentons les resultats d'etudes technologiques sur des epitaxies a un ou deux canaux pseudomorphiques. La validation de ces etudes s'est faite, en plus de la caracterisation statique ou hyperfrequence en petit signal, par la caracterisation en puissance a 26 ghz. Enfin, nous presentons les resultats d'un transistor de type metamorphique (alinas/gainas sur un substrat gaas).

Author: Jean-Marie Dieudonné
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Pages : 138

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UNE ETUDE NON EXHAUSTIVE DES PROPRIETES ELECTRIQUES DU TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP A GAZ D'ELECTRONS BIDIMENSIONNEL (TEGFET, HEMT), FORME A L'INTERFACE D'UNE HETEROJONCTION GAALAS/GAAS, EST PRESENTEE. LA CONCENTRATION ELECTRONIQUE DU GAZ BIDIMENSIONNEL EST ETABLIE A PARTIR DE LA MODELISATION DE L'HETEROJONCTION ISOLEE. UN MODELE ANALYTIQUE DES CARACTERISTIQUES STATIQUES DU COMPOSANT EST PROPOSE. UNE ETUDE DU REGIME STATIQUE EN FONCTION DE L'ECLAIREMENT ET AUX BASSES TEMPERATURES MET EN EVIDENCE L'EFFET NEFASTE DE PIEGES DE TYPE DONNEUR (DX) DANS LA COUCHE DE GAALAS. UNE CARACTERISATION DYNAMIQUE DU TRANSISTOR METTANT EN OEUVRE UNE TECHNIQUE DE MESURE DES PARAMETRES S ET UN PROGRAMME D'EXTRACTION DES ELEMENTS DU SCHEMA EQUIVALENT EST PROPOSEE. UNE COMPARAISON EST EFFECTUEE ENTRE LES PERFORMANCES DYNAMIQUES DU MESFET ET CELLES DU TEGFET AUX BASSES TEMPERATURES. LA MESURE DU BRUIT BASSE FREQUENCE REVELE UNE CORRELATION ENTRE LE NIVEAU DE BRUIT MESURE ET LES PERFORMANCES DYNAMIQUES DU TRANSISTOR REFROIDI. ENFIN, UNE EVOLUTION TECHNOLOGIQUE POSSIBLE DU COMPOSANT EST PRESENTEE

Author: François Duhamel
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Languages : fr
Pages : 222

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La modélisation quasi-bidimensionnelle de transistors à effet de champ offre une grande souplesse d'emploi qui est mise à profit dans le cadre de ce travail pour traiter trois types différents de structures en vue d'établir leurs potentialités en tant qu'amplificateur de puissance ou de mélangeur. Après avoir mis en perspective les composants que nous avons étudiés, nous décrivons les principes de notre modèle et développons les méthodes utilisées en particulier pour déterminer les caractéristiques physiques et électriques des différents transistors. Nous avons, ainsi, pu étudier les potentialités du hemt pseudomorphique sur gaas pour l'amplification de puissance à 60 ghz et souligner l'importance de la longueur et du fosse de grille sur les performances des composants. D'autre part, le même type d'analyse, menée sur le hemt bigrille, a permis de déterminer les conditions de polarisation et la topologie à utiliser dans le cadre d'une utilisation en mélangeur de type faible bruit en bande v. Enfin, une méthode de traitement du misfet gaas basse température reposant sur l'introduction d'une commande de charge spécifique a été mise en oeuvre. Elle permet notamment d'expliquer la dispersion des caractéristiques dynamiques entre le régime statique et le régime dynamique. Les différents résultats obtenus sont confrontés aux données expérimentales et à d'autres types de modèles plus précis afin de valider la méthodologie mise en oeuvre