Exploration de nouvelles structures épitaxiales pour la montée en fréquence du HEMT GaN/Si 200mm

Aujourd'hui, les amplificateurs GaN en bande millimétrique (30GHz et +) sont basés sur les composants HEMT GaN/SiC (High Electron Mobility Transistor) en raison de la conductivité thermique et résistivité électrique élevées du SiC, de la maturité de cette technologie mais aussi d'innovations au niveau de l'épitaxie III-N. La technologie GaN/Si tente de concurrencer cette technologie GaN/SiC et des publications récentes (OMMIC 150mm, INTEL 300mm, ?) montrent aussi un fort potentiel pour cette bande de fréquence en utilisant des barrières avancées (AlN, InAlN). Afin d'obtenir des performances en puissance RF jusqu'à 100 GHz, l'empilement épitaxial III-N/Si doit être optimisé pour permettre l'intégration de grilles très courtes (Lg < 150mm): 1- Il faut diminuer l'épaisseur de barrière (a<10nm) pour maintenir un rapport Lg/a favorable. Ici, la barrière AlGaN atteint ses limites. Il est nécessaire d'explorer d'autres options (AlN, InAlN, InGaAlN, ScAlN). 2- Il faut améliorer le confinement des électrons dans le canal en travaillant sur de nouvelles barrières de confinement (Back-barrier). C'est ce que nous proposons de faire dans ce travail de thèse, focalisé sur le HEMT III-N/Si 200mm. Il s'agira de dresser un état des lieux des structures épitaxiales candidates et de choisir et approvisionner les plus adaptées en fonction des performances visées et de diverses contraintes technlologiques. Ensuite, l'étudiant(e) devra se familiariser avec le procédé de fabrication des transistors HEMT GaN/Si 200mm du Leti, l'appliquer et l'adapter aux structures épitaxiales choisies pour déterminer celle qui est la plus performante. Il/elle devra suivre les lots et leur caractérisation, extraire et analyser les résultats obtenus et mettre en ?uvre les optimisations nécessaires. L'objectif est d'atteindre et dépasser l'état de l'art du HEMT GaN/Si.