Procédés plasmas pour l'optimisation des matériaux intervenant dans le management thermique et la passivation de composants de puissance hyperfréquences à base de GaN et AlGaN

• Main Author: Duquenne, Cyril
• Language: FRE
• Published: Université de Nantes 2008
• Subjects: [SPI:NANO] Engineering Sciences/Micro and nanotechnologies/Microelectronics; [PHYS:COND] Physics/Condensed Matter; [PHYS:PHYS] Physics/Physics; [SPI:GPROC] Engineering Sciences/Process Engineering; Procédés plasmas; pulvérisation magnétron; Couches minces; Mesures thermiques; Management thermique; Nitrure d'aluminium; Nitrure de bore; AlN; BN
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00457286; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/45/72/86/PDF/these_global.pdf

Ces travaux concernent la mise au point d'un procédé de synthèse de couches minces à basse température d'un matériau diélectrique à forte conductivité thermique pour la passivation de composants HEMT GaN hyperfréquence de puissance. A l'heure actuelle, les performances des composants HEMT (High Electron Mobility Transistor) GaN, bien que très supérieures aux performances des HEMT GaAs, sont directement limitées par la résistance thermique du dispositif. L'intégration d'un matériau de passivation à forte conductivité thermique devrait permettre de diminuer la résistance thermique des composants et d'accroître leurs performances. Le procédé magnétron a été choisi pour sa compatibilité avec les contraintes de température imposées par les technologies de la microélectronique. Notre étude s'est orientée sur l'optimisation de la croissance de films minces de nitrure (AlN et BN) et leur caractérisation structurale par DRX, FTIR, SAED et HRTEM. Le procédé de dépôt a été caractérisé par sonde de Langmuir et analyses OES. Dans le cas de l'AlN, nous avons mis en évidence l'effet prépondérant de la configuration du champ magnétique sur la qualité structurale des films. Un tel contrôle du procédé a permis d'obtenir une croissance épitaxiale de l'AlN sur AlGaN. Les propriétés thermiques des films ont été déterminées grâce au développement d'une méthode de mesure originale bien adaptée à la caractérisation des couches minces. Celle-ci nous a permis de mettre en évidence la corrélation entre les valeurs de conductivité thermique et les caractéristiques des films. In fine, une conductivité thermique de 170 W.K-1.m-1 a été obtenue pour les films d'AlN.