Étude de la fiabilité des filières 0.15 µm GaN sur SiC - Caractérisation et analyse des effets parasites et des mécanismes de dégradation

Reliability study of 0.15um GaN technology on SiC - Electrical characterization and analysis of parasitic effects and failure mechanisms

• Auteur / Autrice : Florent Magnier
• Direction : Nathalie Malbert, Nathalie Labat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 08/06/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Guy Tartarin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Malbert, Nathalie Labat, Jean-Guy Tartarin, Christophe Gaquière, Benoît Lambert, Christophe Chang, Jean-Christophe Nallatamby, Chloé Bouexiere
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Gaquière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Détérioration

Dispositifs à ondes millimétriques

Nitrure de gallium

Mots clés libres

Mécanismes de dégradation

Nitrure de gallium

Technologies millimétriques

Failure mechanisms

Gallium nitride

Millimeter waves

Résumé

Ces travaux de thèse s’inscrivent directement dans le cadre du développement de la technologie GaN d’UMS nommée GH15. Le premier chapitre présente le fonctionnement et l’architecture des HEMTs GaN ainsi que leurs effets parasites et leurs mécanismes de dégradation. Le second chapitre se focalise sur la technologie GH15 d’UMS. Une campagne de mesure a été menée afin de caractériser les performances des transistors et les chemins des courants de fuite de la technologie. L’étude de leur fiabilité est présentée et les résultats des essais de vieillissement mettent en avant trois effets parasites. Le troisième et le quatrième chapitre ont pour objet l’étude de ces effets parasites observés sur la technologie GH15. Après la description de chaque effet parasite, une caractérisation approfondie est menée afin d’aider à leur compréhension. Le dernier chapitre traite de l’impact des paramètres technologiques sur les performances des HEMTs de la technologie GH15. Après avoir présenté les différentes variantes technologiques, leurs effets sur les caractéristiques électriques, les effets parasites et la fiabilité sont analysés.

This work is directly related to the development of the UMS GaN technology named GH15. The first chapter presents the operation and architecture of GaN HEMTs as well as their parasitic effects and their degradation mechanisms. The second chapter focuses on the UMS technology GH15. A measurement campaign was conducted to characterize the performances of the transistors and the leakage current paths of the technology. The study of their reliability is presented and the results of aging tests highlight three parasitic effects. The third and fourth chapters are dedicated to the study of these parasitic effects observed on the GH15 technology. After the description of each parasitic effect, an in-depth characterization is carried out in order to help in their understanding. The last chapter deals with the impact of technological parameters on the performance of HEMTs of GH15 technology. After presenting the different technological variants, their impact on the electrical characteristics, the parasitic effects, and the reliability are analyzed.