Etude et réalisation d'un transistor bipolaire à hétérojonction GaAlAs/GaAs

Study and realization of GaAlAs/GaAs heterojonction bipolar transistor

• Auteur / Autrice : Philippe Boissenot
• Direction : Serge Gourrier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1989
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épitaxie

Arséniure de gallium

Transistors à jonctions

Mots clés libres

Hétérojonction

Aluminium Gallium Arséniure mixte

Autoalignement

Simulation

Caractérisation

Résumé

Cette étude s'articule suivant trois axes, couvrant un large domaine de la microélectronique. Dans un premier temps, un modèle analytique d'une hétérojonction ''n p'' a été développé. Associé au transistor, ce modèle permet de simuler le comportement statique et dynamique du HBT en fonction de sa structure épitaxiale. Dans un deuxième temps, un procédé technologique pour réaliser des HBT auto-alignés avec accès à la base par gravure humide a été mis au point. La métallisation de base déposée sur le tricouche du doigt d'émetteurs est retirée par ''lift-off''. Enfin nous présentons les méthodes mises en oeuvre pour caractériser un nouveau composant tel que le HBT : caractérisation de la structure épitaxiale et du transistor. Malgré une épaisseur de base trop importante, notre technologie permet d'atteindre des performances en fréquence relativement élevées : FT = 23 GHz, Fmax = 23 GHz et un très bon rendement sur le fonctionnement des transistors de faible taille : 80% sur plaque 2 pouces.

This work which is divided in three parts, covers a large field of microelectronics. Firstly, an analitical madel, starting from the general transport equationsis established. The compact analytical expressions which determine the transfer characteristics (Jc, VBE) and intrinsic current gain, are expressed as a function of the technological or geometrical parameters of the structure. Then, we developed a self-aligned technology for GaAlAs/GaAs HBT's which permits to decrease the base resistance and the collector capacitance. Finally, we present experimental results and show that for realizing excellent high speed performance HBT's, high quality crystals, as well as fine structure device fabrication processes, are very important. In spite of a base 1ayer which is too thick, cutoff frequency of FT = 24 GHz and Fmax = 24 GHz with emitter dimensions of 2 x 10 µm² are achieved with a yield greater than 80% on a 2 inches wafer.