Thèse soutenue

Analyse de phototransistor bipolaire à hétérojonction SiGe/Si pour application radio-sur-fibre
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Marc Rosales
Direction : Catherine Algani
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique, Optronique et Systèmes
Date : Soutenance le 30/06/2014
Etablissement(s) : Paris Est
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-2015)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire électronique, systèmes de communication et microsystèmes - Electronique- Systèmes de communication et Microsystèmes / ESYCOM
Jury : Président / Présidente : Georges Alquié
Examinateurs / Examinatrices : Catherine Algani, Jean-Luc Polleux, Tarik Bourouina
Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Lecoy, Laurent Vivien

Résumé

FR  |  
EN

Ce travail de thèse présente le développement de phototransistors bipolaires à hétérojonction (HPT) SiGe/Si mis en œuvre dans une technologie de processus 80GHz SiGe bipolaire pour des applications de transmission Radio-sur-Fibre. Le cas particuliers d'un réseau domestique sans fil à infrastructure optique est considéré pour lequel le critère de coût est prépondérant. Le fonctionnement des ce HPT SiGe/Si est étudié sous une longueur d'onde optique de 850 nm en exploitant des fibres optique multimode (MMF) suffisantes pour les besoins de bande passante dans un environnement de réseau domestique. Le HPT SiGe/Si est également développé dans l'objectif de permettre une intégration combiné du photorécepteur et circuit intégré monolithiquement, conduisant à des structures de type Opto-electronic Microwave Monolithically Integrated Circuit (OE-MMIC), visant à poursuivre l'intégration et la réduction des cours. Deux topologies ont été explorées principalement: 1) une topologie avec élargissement de la base et du collecteur (xBC HPT) et 2) une topologie avec élargissement des trois régions de base, émetteur et collecteur simultanément (xEBC HPT). Des variations technologies ont été réalisées et analysées en détail, à la fois en terme de couches verticales que de dessin de masque (layout). Les mesures ont démontré la validité technologique de chacune de ces approches, et permis d'isoler l'impact sur les performances statiques et dynamiques de chacune de ces couches. Une solution de type xEBC se montre ainsi préférable pour le cas de composants de petites dimensions inférieure à 50x50µm², dans la bande du GHz. Les phototransistors sont développés dans une configuration à trois terminaux (3T-HPT). Le type de polarisation de la base du HPT influe également sur la responsivité du phototransistor. Une polarisation de courant constant (CC) démontre une plus grande responsivité par rapport au cas d'une polarisation en tension ( CV). Une analyse détaillée montre aussi les différences de responsivité mesurées en continue et celles mesurées en basse fréquence à 50MHz. La connexion de base permet également de varier l'impédance de charge présentée sur celle-ci. La théorie de l'adaptation des phototransistors est rappelée. L'effet de différentes impédances de base sont étudiées par la simulation et la mesure des circuits réalisés technologiquement. L'intégration du phototransistor au sein d'un circuit élémentaire est enfin explorée. Différentes configurations de paires HPT - HBT sont étudiées, formant des circuits élémentaires. Des caractérisations expérimentales permettent de vérifier l'amélioration apportées par ces topologies par rapport au phototransistor unique. Enfin, un phototransistor SiGe en configuraiton 2T-HPT est utilisé et intégré avec succès pour la première fois au sein d'un module de type Receiving Optical Sub Assembly (ROSA) pour la mise au point d'une transmission Radio-sur-Fibre multiGigabit par seconde pour un réseau domestique