Evaluation de la technologie CMOS SOI haute résistivité pour application RF jusqu'en bande millimétrique

Evaluation of high resistivity SOI technologies for RF applications up to millimeter wave

• Auteur / Autrice : Frédéric Gianesello
• Direction : Philippe Benech, Gilles Dambrine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique, optoélectronique et micro-ondes
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de microélectronique, électromagnétisme et photonique (Grenoble ; 2001-2007)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : STMicroelectronics (Crolles, Isère, France)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Michel Fournier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Gloria
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Louis Cazaux, Danielle Vanhoenacker-Janvier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micro-ondes

Transistors MOSFET

Technologie silicium sur isolant

Résumé

Les transmissions sans fil n'ont cessé de prendre un essor considérable, que ce soit pour les applications spatiales, les radiocommunications mobiles ou les communications à courtes portées. Depuis quelques années, avec la montée en fréquence des composants, la technologie Silicium est présente dans. Le domaine des radiofréquences et des hyperfréquences. Les circuits intégrés micro-ondes nécessitent des composants actifs performants pour des conditions de faibJe polarisation. Mais il apparaît également essentiel de proposer dans le même temps des composants passifs performants afin de pouvoir intégrer toutes les fonctions RF nécessaires Ce dernier point représente le principal écueil auquel les technologies silicium ce sont heurtées de part la nécessité d'utiliser des substrats à pertes afin de pouvoir gérer les probJèmes de « latch up ». Dans cette thèse, nous évaluerons les potentialités RF et millimétriques offertes par les technologies SOI de part leur compatibilité avec des substrats Hautement Résistifs (HR). Après avoir introduit le contexte général de l'étude nous investiguerons les performances offertes par les composants passif intégrés en technologie SOI HR. Ces composants seront alors utilisés dans le cadre de la réalisation de circuits passifs afin de valider ces composants développés et leurs modèles. Nous nous intéresserons alors à l'évolution des performances en bruit du transistor MaS. Nous conclurons en présentant des réalisations d'amplificateurs faible bruit afin de pouvoir effectuer une comparaison entre technologie SOI et silicium standard afin de dégager les potentialités millimétriques offertes par les technologies SOI HR.

The wireless transmissions increase in a spectacular way, such as in the spatial applications, the mobile communication systems or the short range communications. Since few years, with the work frequency growth ofthe Silicon components, the Silicon technology is present in the radio and high frequency fields. The microwave integrated circuits need high performance components with low bias conditions. But it appears also essential to offer in the same time high performance passive components in order to be able to integrate an necessary RF functions. This Jast point remains the main limitation faced by standard silicon technologies, since they have to use lossy substrate (mainly to be able to manage ''Jatch up'' issue). Ln this thesis, we wiIJ evaluate RF and minimeter wave potentialities offered by SOI technologies due to their compatibility with High Resistivity substrate. After having introduced the general context of this study we win investigate the performances offered by passive components integrated on HR SOI, while trying to propose dedicated èomponents which could take the best advantage ofhigh resistivity. These components win then be used within the achievement of passive circuits in order to validate those deveJoped components and their mode!. We wiIJ focus then on the evolution of the performances in noise of MaS transistor. Finany, we end up this manuscript by presenting achievements of Low Noise Amplifiers in order to fun fin a benchmarking between HR SOI and standard silicon technology in order to discuss the millimeter wave potentialities open by HR SOI.