Mise au Point de Transistors de Polarité Azote Robustes – N-Polar

Les transistors HEMT (High Electron Mobility Transistors) sont les composants de choix pour les applications de puissance radiofréquence (RF). Le développement de filières de matériaux sur silicium présente un intérêt du fait de la disponibilité à terme de techniques CMOS et du coût plus faible des substrats. Dans ce projet, nous visons la réalisation de transistors de polarité azote (N-Polar ou N-Face) sur substrats silicium, qui seront ensuite substitués à un substrat de haute conductivité thermique diamant ou bien usinés en face arrière pour un dépôt de dissipateur thermique en Nitrure d'Aluminium (AlN). Les matériaux N-Polar sont peu développés en Europe, alors qu’ils font l’objet d’un intérêt croissant aux Etats-Unis et au Japon en utilisant soit des substrats SiC face carbone soit des substrats massifs GaN et AlN polarité azote. En particulier, cette famille de composants a l'avantage d'avoir démontré des performances à l'état de l'art dans une gamme de fréquences d'applications allant de quelques GHz à plus de 100 GHz. Dans ce projet, nous visons à développer une approche innovante sur substrat silicium en utilisant une couche de nitrure de niobium (NbN) épitaxiée pour contrôler la polarité azote du GaN et des nitrures associés. Les partenaires du projet sont le CRHEA pour la croissance par MBE des structures épitaxiales de transistors en polarité azote, l'IEMN pour les procédés de fabrication technologiques et le dépôt d’AlN en face arrière, III-V Lab pour la recroissance de contact ohmique et l'intégration sur substrat diamant, et le CIMAP pour les caractérisations en microscopie électronique à transmission (TEM) et la compréhension fine de l’inversion de polarité. En s’appuyant sur des résultats préliminaires convaincants et plusieurs innovations, le projet ambitionne de démontrer des structures HEMT polarité azote sur substrat silicium et d’optimiser les performances thermiques des structures afin de développer une nouvelle filière performante et fiable de transistors HEMT polarité azote en Europe. Le développement de cette filière innovante de transistors hyperfréquences de puissance présente un intérêt pour les maisons-mères de III-V Lab, qui sont Thales, Nokia et le CEA, ainsi que pour la fonderie franco-allemande UMS.