Fonction normally-on, normally-off compatible de la technologie HEMT GaN pour des applications de puissance, hyperfréquences - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2018

Normally-on / normally-off integrated operation on GaN HEMT technology for power and microwave applications

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

Linh Trinh Xuan
  • Function : Author

Abstract

This document reports on research and development efforts towards a normally-on/normally-off integrated GaN HEMT technology that remains compatible with the material and processing dedicated to normally-on microwave devices. Following several theoretical considerations, the state-of-the-art is presented, which gives a perspective on the available technological solutions and helps define the specifications and the targeted applications. The development and optimization of new process steps enables the fabrication of gate-recessed MOS-HEMTs on epi-structures with AlGaN or (Ga)InAlN barrier, monolithically integrable with normally-on transistors. The samples are electrically characterized by means of standard measurements and more advanced trap spectroscopy techniques such as low-frequency S-parameters or RON transient monitoring. In spite of oxide-related trapping phenomena, the results are very promising: normally-off devices are obtained for both structures, and the performances are in line with literature accounts while identified possible improvements can be explored.
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.
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Dates and versions

tel-02056773 , version 1 (04-03-2019)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02056773 , version 1

Cite

Linh Trinh Xuan. Fonction normally-on, normally-off compatible de la technologie HEMT GaN pour des applications de puissance, hyperfréquences. Electronique. Université de Limoges, 2018. Français. ⟨NNT : 2018LIMO0106⟩. ⟨tel-02056773⟩
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