
Technologie de traitement 200 mm pour des GaN/SiC à moindre coût,
Destiné aux infrastructures 5G et 6G, communications par satellite, radars pour la détection des drones et d’autres applications, la technologie utilise les salles blanches existantes avec des substrats plus grands
Traitement au nitrure de Gallium
Le CEA-Leti a mis au point une technologie de traitement au nitrure de gallium/silicium (GaN/Si) de tranche 200 mm compatible avec les salles blanches CMOS, qui préserve les hautes performances du matériau semiconducteur et coûte moins cher que la technologie GaN/SiC existante.
Dans l’une des neuf présentations de l’IEDM 2023, l’institut a déclaré que les technologies actuelles de transistors à haute mobilité d’électrons (HEMT) en GaN utilisées dans les applications de télécommunication ou de radar se présentent sur de petits substrats GaN/SiC et nécessitent un traitement dans des salles blanches dédiées.
Les substrats SiC haute performance utilisés pour faire croître les couches de GaN sont très coûteux et ne sont disponibles que dans des dimensions relativement petites. Ce projet de R&D a développé la technologie GaN/silicium (GaN/Si) sur des plaquettes de 200 mm, puis de 300 mm de diamètre, dans des salles blanches compatibles CMOS, afin de réduire le coût des substrats et de bénéficier des installations existantes de salles blanches à haute performance.
En termes de résultats, les performances de la technologie GaN/Si du CEA-Leti à 28 GHz gagnent du terrain sur la technologie GaN/SiC en termes de densité de puissance.
Erwan Morvan, chercheur au CEA-Leti
« Notre objectif était d’atteindre les performances de pointe des HEMT GaN à ~30 GHz avec une technologie GaN/Si compatible CMOS 200 mm et de concurrencer la technologie GaN/SiC », a déclaré Erwan Morvan, chercheur au CEA-Leti et auteur principal de l’article intitulé « 6.6W/mm 200mm CMOS Compatible AlN/GaN/Si MIS-HEMT with In-Situ SiN Gate Dielectric and Low Temperature Ohmic Contacts » (6,6 W/mm compatible CMOS AlN/GaN/Si MIS-HEMT avec diélectrique de grille SiN in situ et contacts ohmiques à basse température).
« Ce travail démontre que la technologie HEMT SiN/AlN/GaN sur silicium compatible CMOS de 200 mm est un candidat prometteur pour des applications telles que l’infrastructure 5G/6G, les communications par satellite, les radars pour la détection des drones ou l’observation de la terre.
Elle devrait permettre de fabriquer des dispositifs moins coûteux tout en conservant une densité de puissance élevée, une grande efficacité, un poids léger et une grande compacité », a-t-il déclaré.
Les dispositifs mis au point dans le cadre de ces travaux, qui sont conçus pour les amplificateurs et les commutateurs RF, peuvent être utilisés dans ces applications autour de 30 GHz.
Alors que les essais de fiabilité de la technologie de traitement ne font que commencer, les travaux de R&D du CEA-Leti dans ce domaine porteront sur l’augmentation de la puissance de sortie brute et de l’efficacité de ses transistors MIS-HEMT, l’intégration de ses modules de traitement améliorés pour accroître les performances des dispositifs et augmenter la fréquence de fonctionnement à plus de 100 GHz, et l’intégration 3D de puces GaN/Si sur des plaquettes de Si de 300 mm.
