Les tbh III-V : état de l'art et perspectives
tarix 01.11.2017 ölçüsü 445 b. #26600
Les TBH III-V : état de l'art et perspectives Jean-Luc Pelouard Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN-CNRS) Marcoussis Longtemps parents pauvres de la microélectronique (trop difficiles à fabriquer), les TBH affichent des performances de tout premier plan pour des applications exigeant Rapidité Tenue en tension Puissance Nouveaux matériaux Nouvelles technologies Boost du TBH SiGe ! TBH GaInP/GaAs TBH GaAs/nitrure faible gap TBH sur substrat InP TBH InP/InGaAs TBH InP/GaAsSb TBH GaN TBH métamorphiques TBH reportés TBH InP/InGaAs Hétérojonction émetteur-base Transport électronique dans la base Jonction base-collecteur TBH InP/InGaAs : jonction émetteur-base Hétérojonction quasi-idéale : efficacité, recombinaison Très faibles vitesses de recombinaison à la surface d'InGaAs Electro-luminescence : Injection d'électrons balistiques dans la base TBH InP/InGaAs : jonction BC Tenue en tension (collecteur à grand gap) Blocage des électrons en sortie de base DHBT : jonction graduelle et/ou composite TBH InP/InGaAs : collecteur métallique MHBT : collecteur métallique (jonction Schottky) Réduction de la charge stockée dans la jonction base-collecteur Réduction de la résistance d'accès au collecteur Meilleure thermalisation Meilleures caractéristiques de bruit Optimisation TBH InP / InGaAs SHBT SEB=0.35x8m2 J c= 1.15 MA/cm2 (1) WBC=75nm fmax=504GHz et fT=261GHz (1) DHBT : jonction base-collecteur Base graduelle : en composition fmax=288GHz et fT=351GHz (2) en dopage fmax=400GHz et fT=282GHz (3) Effets parasites latéraux : auto-alignement TBH InP / GaAsSb InP/GaAsSb : type II GaAsSb:C Dopages p très élevés (>2.1020cm-3) Diffusion du carbone négligeable Faible résistivité des contacts p (faible barrière de surface) Injections négligeables vers E et C (v = 0.85eV) -> Transistor à base quasi-métallique DHBT : InP/GaAsSb/InP BVCEo > 7V fT = fmax = 300 GHz [C.Bolognesi et al. JJAP 41 (2B) 1131 (2002)] TBH GaN Potentiel pour applications à : Hautes températures, forte tension, forte puissance MAIS Couche de base très résistive (100 k/carré) Pas de gravure humide disponible (matériaux inertes) Gravure sèche chlorée : génération de défauts Dopage local de type n Réduction de la durée de vie Résultats statiques : BVCEo=330V et = 18 (Jc = 1kA/cm2) [H.Xing et al. IEEE EDL 24 (3) 141 (2003)] W = 270 kW/cm2 [T.Makimoto et al. APL 84 (11) 1964 (2004)] TBH reportés Technologie du report sans contrainte en début du process sur de grandes surfaces Brasure AuIn [brevet LPN] Thermalisation MHBT reporté sur substrat conducteur de la chaleur : InP(0.68WK-1cm-1) Si(1.3WK-1cm-1) 6H:SiC(5WK-1cm-1) Domaine THz Applications de puissance Intégration Conclusions Le TBH InP/InGaAs reste le TBH le plus rapide fmax=509GHz, fT=350GHz Le TBH InP/GaAsSb présente un très fort potentiel Pour être compétitifs les TBH devront intégrer : Ledge Largeur de doigt d'émetteur < 300 nm Jonction base-collecteur < 100 nm Pour atteindre le domaine THz: Collecteur métallique Report sur substrat conducteur de la chaleur Base en GaAsSb TBH GaInP/GaAs Le système historique AlGaAs/GaAs n'est plus utilisé : trop difficile , pas assez performant Technologie la plus mature Commercialisation de circuits rapides et de puissance Actuellement optimisation en : Thermalisation [B-P. Yan et al. TED 50 (10), 2154 (2003)] Fiabilité [S.Y. Deng et al. EDL 24 (6), 372 (2003)] TBH GaAs / nitrure faible gap Réduction de la tension de seuil donc de la puissance dissipée La présence de l'azote introduit des niveaux profonds Faibles mobilités 2D et 3D Faibles durées de vie : gain (<1 en MBE, <10 en MOCVD) MHBT InP/InGaAs
TBH métamorphiques Motivations TBH GaN sur Si ou SiC TBH InP sur GaAs Difficultés Réduction des défauts dus au désaccord de maille [F.Mollot IEMN et LPN] Dissipation thermique à travers un buffer épais (>1m) [Y.M. Kim et al. IEEE TED 50 (5) 1411 (2003)] État de l'Art : fT = 216 GHz fmax =284 GHz [Y.M.Kim et al. IEEE EDL 25 (4), 170 (2004)] Dostları ilə paylaş:
