Etude du hemt a canal composite gainas/inp pour modulation optique a haut debit

• Auteur / Autrice : Carine Ladner Marcoux
• Direction : Paul Crozat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Sciences et techniques

Electronique

Optoelectronique

Transmission optique

Transistor mobilite electron elevee

Semiconducteur iii-v

Canal transistor

Passivation

Ionisation choc

Frequence coupure

Fiabilite

Tension disruptive

Résumé

Ce travail est consacre a la realisation et a l'etude d'un composant microelectronique dedie aux applications de transmission sur fibres optiques a haut debit : le hemt a canal composite gainas/inp. Les proprietes des semiconducteurs iii-v epitaxies sur substrat d'inp permettent la mise au point de transistors caracterises par des frequences de coupure et des tensions de claquage elevees. Le hemt a canal composite beneficie pour cela du transfert d'une partie des electrons chauds du canal en gainas vers le sous-canal en inp. Cette etude s'est tout d'abord appuyee sur un logiciel de simulation hydrodynamique quasibidimensionnelle pour comprendre le comportement statique et dynamique des hemt. Nos investigations se sont ensuite portees sur la technologie du composant, avec l'amelioration des etapes de recess, de metallisation de grille, et de recuit de contacts ohmiques. Les optimisations successives de la technologie, de la structure des couches et de la geometrie du transistor ont abouti a l'accroissement des frequences de coupure et des tensions de claquage. Les performances obtenues se situent au niveau de l'etat de l'art : f t = 160 ghz, f m a x = 270 ghz associees a v b r - o n = 4,5 v et v b r - o f f = 12 v. Une approche originale permettant de predire les tensions de claquage, et confortee par des mesures, a ete proposee. Elle s'appuie sur les bosses d'ionisation par impact apparaissant dans le courant de grille. Une etude prospective de la passivation et de la fiabilite du composant a ete effectuee. Elle montre que la passivation par pecvd et uvcvd posent encore quelques problemes de desertion des zones d'acces et de decalage de la tension de pincement, et que la passivation par icpecvd semble tres prometteuse. Les tests de vieillissement sous pointes montrent une bonne stabilite des transistors passives par uvcvd et icpecvd. Dans le cadre des transmissions par fibre optique a haut debit, le hemt a canal composite gainas/inp apparait donc comme un composant de choix utilisable aussi bien en emission qu'en reception. La maturite de la technologie hemt est maintenant suffisante pour permettre la realisation d'un driver de modulateur a tres large bande. L'ensemble de cette etude a ete illustre par la realisation d'un circuit de preamplification faible bruit fonctionnant a un debit de 40 gbit/s.