Optimisation de transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGe∶C en technologie BiCMOS 0.25 μm pour les applications d’amplification de puissance

• Auteur / Autrice : Pierre-Marie Mans
• Direction : Thomas Zimmer, Cristell Maneux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 13/11/2008
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Eric Kerhervé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Jouan, Denis Pache
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilbert Vincent, André Scavennec

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de communication sans fil

Amplificateurs de puissance

Transistors bipolaires

Mots clés libres

Transistor bipolaire

Hétérojonctions Si/SiGe:C

Technologie BiCMOS

Amplification de puissance

Bipolar transistor

Si/SiGe:C heterojonctions

BiCMOS technology

Power amplification

Résumé

Le travail réalisé au cours de cette thèse porte sur l’optimisation du transistor bipolaire à hétérojonction Si/SiGe:C pour les applications d’amplification de puissance pour les communications sans fils. Nous présentons tout d’abord la structure d’étude. Il s’agit du transistor bipolaire à hétérojonction Si/SiGe:C intégré en technologie BiCMOS 0.25µm sur plaques 200mm. La cellule dédiée à l’amplification de puissance est présentée. Une attention particulière est apportée aux phénomènes thermiques inhérents à ce type de cellules ainsi qu’aux solutions mises en œuvre pour les atténuer. Les diverses optimisations réalisées sur l’architecture du TBH sont détaillées. Ces optimisations touchent à la fois à la modification du procédé technologique et au dessin du transistor. Notre étude porte sur l’amélioration des performances petit et grand signal via l’optimisation des paramètres technologiques définissant la structure épitaxiale intrinsèque de base et de collecteur ainsi que des règles de dessin du transistor. Enfin, deux types d’architectures de TBH développées sont présentées. L’une de type simple polysilicium quasi auto-alignée qui s’intègre dans une technologie dédiée à l’amplification de puissance, l’autre présentant une structure double polysilicium également auto-alignée.

The present work deals with Si/SiGe:C heterojonction bipolar transistor optimization for power amplifier applications dedicated to wireless communications. We first present the investigated structure, a Si/SiGe:C heterojonction bipolar transistor integrated in a 0.25µm BiCMOS technology on 200 mm wafers. We discuss the cell dedicated to power amplification. We have paid attention to thermal phenomenon linked to this kind of cell and to possible dedicated solutions. Various optimizations realized on HBT architecture are detailed. These optimizations concern technological process modifications and transistor design. The main objective of this work is to improve both large and small signal characteristics. This is obtained by transistor design rule variations, collector and base intrinsic parameters optimization. Finally, two kind of developed HBT architectures are presented. One, simple polysilicium quasi self aligned, integrated in a technology dedicated to power amplification, the other one fully self aligned with double polysilicium structure.