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en fr Fabrication and characterization of heterojunction bipolar transistors HBT where GaAsSb-based active layers are transferred to a host substrate Étude et réalisation de Transistors Bipolaires à Hétérojonction InP-GaAsSb - Descarga este documento en PDF. Documentación en PDF para descargar gratis. Disponible también para leer online.

1 UNILIM - Université de Limoges

Abstract : This thesis is focused on study, fabrication and characterization of heterojunction bipolartransistors HBT where GaAsSb-based active layers are transferred to a host substrate. Thegoal of this study is to provide the basis of the transistor design for power and high speedapplications.The simulation allowed to introduce, for transferred-substrate transistors, the concepts ofthermal drain taking advantage of the metal layer used by the transferred substratetechnique. It has been shown that on a substrate of poor thermal conductivity as Pyrex, thetransferred substrate technique leads to a reduction of the thermal resistance of more than30%. On a substrate of high thermal conductivity this reduction factor is as high as six.Based on these concepts, HBT fabrication technology on transferred substrate layers byanodic bonding has been developed. The fabrication of double mesa HBTs has beendemonstrated. Two difficulties have been identified in the fabrication process for highspeedHBTs.Electrical characterizations have allowed to attribute the excess of base current usuallyobserved in InP-GaAsSb heterojunctions to the antimony contents in the InP emitter layer.The absence of antimony in the emitter layer when it is grown before the base layer, as inthe case of transfered-susbtrate HBTs, cancel this parasitic effect and leads to transistorsexhibiting current gain which are independent of the collector current.On the other hand, the heating effects on the HBT electrical characteristics have beensystematically studied in order to provide guidelines in the HBT design for powerapplications. Thanks to its type II heterojunction, GaAsSb-InP HBTs present a thermoelectriccoefficient much smaller better themal stability than HBT using type I heterojonctions.The minority electron lifetime in GaAsSb:C is limited by Auger-type recombinations. As aresult the GaAsSb-based HBTs have a temperature constant current gain on a wide temperaturerange.All these electrical properties demonstrate that the transfered-substrate InP-GaAsSb HBTshave much better electrical and thermal stability than other HBTs. Therefore they have alarge potential for power applications.

Résumé : Cette thèse est centrée sur l-étude, la réalisation et la caractérisation de transistorsbipolaires à hétérojonction TBH dont les couches actives de la filière InP-GaAsSb sontreportés sur substrat hôte. Cette étude a pour but d-établir les bases pour la conception detransistor de puissance dans le domaine hyperfréquence et s-inscrit dans le contexte duprojet ANR ATTHENA. Trois axes de recherche ont été développés.La simulation numérique a permis d-introduire, pour les structures reportées, les conceptsde drains thermiques utilisant le couche métallique introduite lors du report. Dans cecontexte il a été montré que, sur un substrat d-aussi faible conductivité que le Pyrex, lereport permet de réduire la résistance thermique de plus de 30%. Sur une substrat de bonneconductivité thermique, par exemple silicium, cette réduction est d-un facteur six.Basés sur ces concepts, une technologie de fabrication des TBH reportés par collage anodiquea été développée. Des TBH de type double mesa ont été fabriqués et caractérisés. Deuxverrous technologiques ont été identifiés dans la fabrication des nanoTBH dédiés auxhyperfréquences.Les caractérisations électriques ont permis d-attribuer l-excès de courant de basehabituellement observé dans les hétérojonctions InP-GaAsSb à la présence d-antimoine dansl-InP de l-émetteur. L-absence d-antimoine dans l-émetteur lorsque celui est épitaxié avantla base, cas des TBH reportés, supprime ce courant parasite et rend le gain du transistorindépendant du courant collecteur.D-autre part les effets d-un échauffement sur les caractéristiques électriques ont étésystématiquement étudiés dans le but de fournir un guide à la conception des transistors depuissance. Grâce à ses hétérojonction de type II, le TBH GaAsSb-InP présente un coefficientthermo-électrique significativement plus faible que celui des TBH autres filières, conférantau TBH InP-GaAsSb une beaucoup plus grande stabilité thermique. La durée de vie desélectrons minoritaires dans la base est limitée par les recombinaisons Auger ce qui setraduit par un gain en courant constant dans une large plage de températures.L’ensemble de ces caractéristiques électriques confère aux TBH InP-GaAsSb reporté sursubstrat hôte un très fort potentiel pour les applications de puissance en améliorantconsidérablement sa stabilité en courant et en température.

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Keywords : HBT GaAsSb Pyrex Thermalisation

Mots-clés : Transistor Bipolaire à Hétérojonction





Autor: Hicham Elfatimi -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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