Substrats innovants pour des composants de puissance à base de GaN

par Anthony Cibie

Thèse de doctorat en Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Léa Di Cioccio.

Le président du jury était Dominique Planson.

Le jury était composé de Julie Widiez.

Les rapporteurs étaient Yvon Cordier, Farid Medjdoub.


  • Résumé

    A l’heure actuelle, le marché de l’électronique de puissance est dominé par les composants silicium. Néanmoins, de nouveaux matériaux comme le nitrure de gallium ont émergé dans ce domaine grâce à leurs propriétés intéressantes. Ces nouveaux composants sont principalement réalisés sur des substrats silicium ce qui induit certaines problématiques lors de leur fabrication ou au niveau de leurs performances. Nous nous sommes intéressés dans cette thèse à des approches d’un point de vue du substrat dans l’objectif de résoudre ces problématiques. Ce travail a permis notamment de mettre en place une succession de procédés technologiques afin de remplacer le substrat silicium de fabrication par d’autres matériaux pour améliorer les performances de ces composants. Cette approche a notamment permis de transférer des composants fonctionnels sur un substrat cuivre. L’impact électrique et thermique du remplacement du substrat initial par un nouveau matériau a été étudié. Ce travail ouvre ainsi la voie du report de composants en nitrure de gallium réalisés sur des substrats silicium de diamètre 200 mm ou plus.

  • Titre traduit

    Innovative substrates for GaN-based power devices


  • Résumé

    New materials such as gallium nitride (GaN) emerge as promising candidates for power electronics. The current trend is to fabricate the AlGaN/GaN power devices directly on (111) silicon substrates. It makes the expitaxy of the GaN challenging and affects the device performances. In this work, we focus on substrate approaches to solve these problems. A transfer process was developed to replace the silicon substrate by another material to enhance electrical performances of the devices. Especially, GaN devices were transferred on copper substrates without electrical degradation. Electrical and thermal characterizations were performed to study the impact of the transfer. This work offers a first approach on the transfer of GaN devices from 8 or even 12 inches silicon substrates.


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