Transistor à effet de champ, à hétérojonction et grille isolée PDF Download
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Author: Poul-Erik Schmidt
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Languages : en
Pages : 176
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Book Description
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: 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: Philippe Dollfus
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Languages : fr
Pages : 156
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Ce travail porte sur l'étude d'un transistor appelé HIGFET (Heterojunction Insulated Gate FET) qui offre les avantages des hautes mobilités du TEGFET (ou HEMT) tout en adoptant le principe d'une grille isolée. Le HIGFET exploite un canal d'électrons accumulés contre une hétéro-interface épitaxiée en accord de maille. Le matériau grand gap sur lequel est déposé l'isolant n'a ici qu'un rôle d'espaceur : il s'interpose entre les électrons de conduction et les défauts de l'interface isolant amorphe-semiconducteur qui affectent le transport des électrons froids dans la zone de commande (entrée du canal) du MISFET à accumulation. Le premier chapitre commence par un bref rappel sur le principe des différentes structures comparables au HIGFET (HEMT, SISFET, MISFET). Nous faisons ensuite la synthèse se des données expérimentales concernant les paramètres physiques et technologiques importants pour l'élaboration et le fonctionnement du transistor. Le second chapitre consiste en une première approche du fonctionnement du HIGFET sous l'aspect du contrôle du canal par la grille en fonction des paramètres physiques des matériaux envisagés et en tenant compte de l'état de l'art technologique; à cet effet, un logiciel de simulation du comportement capacitif de diodes MISS (métal-isolant-semiconducteurs) unidimensionnelles a été mis au point. Le troisième chapitre rend compte de simulations Monte-Carlo de structures HIGFET Si02/lnA1As/GaInAs et Si02/lnP/GalnAs sur substrat InP. Ces modélisations ont permis décrire le transport des électrons dans le canal et d'évaluer les performances intrinsèques du composant.
Author: Philippe Dollfus
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Languages : fr
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Author: Bertrand Bonte
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Languages : fr
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Dans la seconde partie, expérimentale, sont présentes les composants que nous avons réalisés pour cette étude. A partir des caractérisations électriques et des performances en amplification, nous montrons que les prédictions théoriques concernant la linéarité, la tenue en tension, la possibilité d'un régime d'accumulation et la montée en fréquence sont globalement vérifiées. Nous montrons que la supériorité du DMT sur le MESFET GaAs pour l'amplification de puissance est conditionnée par la réalisation de bons contacts ohmiques, à travers la couche d'AlGaAs non dopée. Les meilleures performances que nous avons atteintes sont, avec un composant de 0,35 micron de longueur de grille : une tension de claquage supérieur à 12 volts avec un courant maximum de 700 mA/mm et une puissance de sortie de 0,5 Watt/mm, et un gain de 6 dB à 30 GHz
Author: Virginie Hoel
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Languages : fr
Pages : 0
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Les nouvelles applications necessitent des frequences de travail toujours plus elevees. Pour cela, nous souhaitons realiser des circuits amplificateurs faible bruit performants en technologie coplanaire travaillant en gamme d'ondes millimetriques. Le composant cle pour realiser ces circuits est le transistor a effet de champ a heterojonction hemt (high electron mobility transistor). Par consequent, nous developpons dans ce memoire la conception, la realisation et la caracterisation de transistors hemts performants de longueur de grille submicronique en technologie coplanaire. La technologie utilisee pour realiser la grille est de type nitrure. Les transistors sont naturellement passives par une couche de nitrure de silicium de 800a qui protege la zone active. Le pied de grille est insere dans cette couche de dielectrique ce qui permet d'obtenir des grilles robustes avec des longueurs de grille inferieures a 0.1 m. Ce travail, soutenu financierement par la dga, fait l'objet d'une collaboration avec la societe dassault electronique. Nous presentons le principe de fonctionnement et les differentes structures hemts. L'etat de l'art permet de constater la superiorite des heterojonctions alinas/gainas sur substrat inp. Les hemts sont donc realises sur des structures alinas/gainas adaptees en maille sur inp realisees au laboratoire. Nous etudions ensuite la conception des motifs transistors adaptes a la realisation de circuits integres en technologie coplanaire. Puis, nous decrivons les differentes etapes technologiques qu'il a fallu optimiser pour aboutir a la realisation de hemts performants avec un bon rendement de fabrication. Nous etudions les performances hyperfrequences et en bruit des transistors.
Author: KHALED.. YAZBEK
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Languages : fr
Pages : 250
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AFIN D'ETUDIER LES PERFORMANCES DES TRANSISTORS HEMTS STANDARD ALGAAS/GAAS ET PSEUDOMORPHIQUE ALGAAS/INGAAS/GAAS A GRILLE ULTRACOURTE, NOUS AVONS DEVELOPPE DES MOYENS LOGICIELS PERMETTANT L'ANALYSE RAPIDE DU COMPORTEMENT EXTRINSEQUE ET INTRINSEQUE DU COMPOSANT. LES ELEMENTS EXTRINSEQUES REPRESENTES PAR LES CAPACITES ELECTROSTATIQUES ONT ETE EVALUES EN UTILISANT UNE MODELISATION A ELEMENTS FINIS PERMETTANT LA PRISE EN COMPTE DE LA GEOMETRIE REELLE DU COMPOSANT EN DEUX DIMENSIONS. LES RESULTATS CONFIRME L'INTERET D'UTILISER DES STRUCTURES AVEC DOUBLE ZONE CREUSEE A LA SURFACE POUR AMELIORER LES PERFORMANCES MICROONDES DES TRANSISTORS A GRILLE ULTRACOURTES. UNE ANALYSE DETAILLEE DE LA COMMANDE DES CHARGES PAR LA GRILLE A L'EQUILIBRE A ETE REALISEE POUR LES DEUX STRUCTURES STANDARD ET PSEUDOMORPHIQUE A L'AIDE D'UN MODELE BASE SUR LA RESOLUTION AUTOCOHERENTE DES EQUATIONS DE SCHRODINGER ET DE POISSON. NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE L'EFFICACITE DU DOPAGE PLANAIRE A MIEUX CONFIRMER LES ELECTRONS DANS LE PUITS QUANTIQUE ET A AMELIORER LE CONTROLE DES CHARGES PAR LA GRILLE. LA MODELISATION DU COMPORTEMENT INTRINSEQUE DU TRANSISTOR EST BASEE SUR L'APPROCHE QUASI-BIDIMENSIONNELLE. LES COMPARAISONS AVEC LES SIMULATIONS DE MONTE CARLO ONT MONTRE LA POSSIBILITE D'EVALUER CERTAINES GRANDEURS PHYSIQUES DANS LES HEMTS A GRILLE ULTRACOURTE JUSQU'A 0,1M AVEC CETTE APPROCHE Q-2D. CERTAINS EFFETS DE CANAL COURT ONT ETE ILLUSTRES EN ANALYSANT L'EVOLUTION DE LA DENSITE SURFACIQUE ET DE LA VITESSE MOYENNE DES ELECTRONS AINSI QUE LES CARACTERISTIQUES I-V. LES PRINCIPAUX ELEMENTS DU SCHEMA ELECTRIQUE EQUIVALENT PETIT SIGNAL SONT ENSUITE DETERMINES PAR L'APPROCHE QUASI-STATIQUE. LES RESULTATS OBTENUS EN FONCTION DE LA LONGUEUR DE GRILLE ET DES POLARISATIONS SONT EN BON ACCORD AVEC LES MESURES
Author: Louis Giraudet
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Languages : fr
Pages : 193
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Ce travail s'articule suivant deux axes : - l'étude des propriétés de transport des électrons dans le canal du transistor, pour laquelle a été développée une méthode originale de mesure d'effet hall différentiel sur biseau. cette étude a conduit a l'emploi de couches tampons en algainas pour séparer le canal du substrat inp semi-isolant. - la réalisation de transistors à effet de champ utilisant un contact de grille métal semi-conducteur. l'obtention de très faibles courants de fuite nécessite l'emploi d'une barrière en alinas entre la grille métallique et le canal en gainas. les transistors a transconductance élevée (200 ms/mm pour une longueur de grille de 1 mu m) présentent des fréquences de coupures élevées (206 hz)
Author: Frédéric Aniel
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Languages : fr
Pages : 340
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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: 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: 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
