Epitaxie localisée pour transistor GAN vertical – ELEGANT

Le développement de systèmes de conversion de l’énergie électrique plus efficaces à base de matériaux à large bande interdite comme le Nitrure de Gallium (GaN) est aujourd’hui limité par le manque de composants à prix compétitif dû à l’absence de substrats natifs à l’échelle industrielle. L’hétéroépitaxie de GaN sur substrat de Silicium est largement développée pour répondre à ce problème. Cependant, jusqu’ici, ce sont uniquement des composants latéraux qui ont été développés et ces derniers demeurent sensibles aux états de surface (pièges) et occupent des surfaces importantes. Pour remédier à ces problèmes, le présent projet propose de fabriquer des composants de puissance verticaux en GaN sur Silicium. Réaliser l’épitaxie localisée de GaN réduira significativement les contraintes mécaniques et permettra d’obtenir des structures verticales à même de supporter des plus fortes tensions que les dispositifs latéraux actuels. Cependant, bien que cette méthode permette d’éviter les problèmes de contraintes thermomécanique rencontrés avec l’épitaxie en mode bidimensionnel, des défis importants tels que le contrôle du dopage, de l’uniformité et de courbure des substrats restent à relever. L’optimisation des conditions de croissance est essentielle, de même que le choix du matériau de masquage, de la forme des zones de croissance et leurs espacements. Pour ce, le projet fait appel à de nombreuses caractérisations physiques, l’accent étant mis sur l’impact des défauts structuraux et des impuretés sur les propriétés électriques. Enfin, des diodes et des transistors de puissance seront fabriqués et mesurés en régimes statique et dynamique. Ces études permettront de corréler les caractérisations physiques et les propriétés électriques. Ainsi, le projet ELEGANT permettra de valider l’approche par épitaxie localisée pour la fabrication de nouveaux dispositifs de puissance performants.