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Dissertations / Theses on the topic 'Transistors bipolaires à hétérojonction Si'
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Bazzi, Jad. "Caractérisation des transistors bipolaires à hétérojonction SiGe à très hautes fréquences." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14296/document.
Full textAbstract:
Les TBH SiGe sont parmi les composants les plus rapides et sont utilisés pour les applications millimétriques. Des systèmes fonctionnent à 820GHz avec ces composants ont été déjà mis en œuvre. Afin de concevoir des circuits fonctionnant à ces fréquences très élevées, une analyse détaillée du comportement intrinsèque doit être effectuée. L’objectif principal de cette thèse est la caractérisation de la partie intrinsèque de ces composants. Une bonne précision de mesure dans la gamme de fréquences ondes millimétriques représente un vrai challenge, puisque les grandeurs intrinsèques du dispositifs ont beaucoup plus faibles que les données brutes de mesure auxquelles est associée la partie extrinsèque du composant. Afin de corriger la partie extrinsèque, des techniques de de-embedding spécifiques sont mises au point pour obtenir ces caractéristiques intrinsèques réelles. De plus, une technique de calibration directement sur la puce, sans utiliser de calkit, a été élaborée. Ceci permet de s’affranchir des effets de couplage entre la surface du standard de calibrage et les pointes de test hyperfréquences. L’ensemble a été validé par des simulations de type électromagnétiqueSiGe HBTs have proven their capability to support large bandwidth and high data ratesfor high-speed communication systems. Systems operating at 820GHz with these componentshave already been implemented. To design circuits operating at high frequencies, adetailed analysis of the intrinsic behavior should be performed. The main objective of thisthesis is the characterization of the intrinsic part of these components. Good accuracy inthe millimeter wave frequency range represents a real challenge, since the intrinsic deviceparameters are much lower than the raw data measurement that is associated with theextrinsic part of the component. However, existing on-wafer de-embedding techniquesare known to be inadequate to remove completely the parasitic effects and to get thereal intrinsic characteristics. In addition, an on-wafer calibration technique has beendeveloped. This overcomes the effects of coupling between the surface of the standard calibrationand RF probe tips. The set has been validated by an electromagnetic simulation
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Mnif, Hassène. "Contribution à la modélisation des transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGe en température." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12786.
Full textAbstract:
La prise en compte de l'effet de la température et en particulier de l'auto-échauffement est un aspect fondamental pour rendre compte de manière précise des caractéristiques électriques des transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGe. L'utilisation de ces composants dans des applications micro-ondes susceptibles d'être exposées à diffférentes températures et fonctionnant pour des fortes densités de courant accentuent énormément ces effets. Par conséquent, une modélisation préscise de ces phénomènes est indispensable. Un modèle dynamique décrivant l'auto-échauffement, caractérisé par une élevation de la température de jonction, a été développé. Une équivalence électrique de ce modèle analytique a été réalisée afin qu'il soit compatible avec des modèles électriques de type SPICE. Un banc de test spécifique pour évaluer le nouveau modèle et extraire ses paramètres a été mis en oeuvre. Dans une deuxième partie, la dépendance en température des différents paramètres qui peuvent intervenir dans un modèle électrique compact et en particulier dans le modèle HICUM a été étudiéeThe consideration of the temperature and in particular of he self-heating effect in Si/SiGe heterojunction bipolar transistors is a fundamental aspect to predict in a precise way these electric characteristics. The use of these components in microwaves applications exposes to various tempertaures and strong densities of current, accentuates enormously these effects. Consequently, a precie modelling of these phenomena is necessary. A dynamic model describing the self-heatinng, characterized by a rise in the junction temperature, is developed. An electric equivalence close to the analytical model, compatible with SPICE electric models type, is established. A specific test bench is used in order to evaluate the new model and to extracts its parameters. In a second part, the temperature dependence of the various compact model parameters is studied, in particular in the HICUM model
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Danaie, Stéphane. "Étude de l’appariement des transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGe issus de technologies bicmos." Grenoble INPG, 2007. http://www.theses.fr/2007INPG0160.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur l'appariement des transistors bipolaires à hétérojonction (TBH) Si/SiGe issus de technologies BiCMOS. L'objectif de cette étude est d'identifier les mécanismes physiques qui sont à l'origine des fluctuations aléatoires des paramètres électriques. La comparaison des résultats expérimentaux obtenus sur différentes familles de TBH a permis, dans un premier temps, de dégager les propriétés typiques des fluctuations aléatoires des courants base et collecteur. Dans le régime idéal de fonctionnement, des modèles physiques basés sur les fluctuations du nombre de dopants ont été établis. Dans le régime des faibles courants, la dégradation de l'appariement du courant base a été interprétée grâce à un modèle physique, basé sur les fluctuations du nombre de défauts à la jonction émetteur/base, et consolidée par une caractérisation de l'appariement après un stress de type porteurs chauds. Enfin, à forts courants, les origines de la dégradation de l'appariement des courants base et collecteur due aux résistances d'accès ont été validées expérimentalementThe present work deals with matching of Si/Si Ge heterojunction bipolar transistors (HBT) in BiCMOS technologies. This study should lead to the identification of electrical parameter random fluctuations. First, thanks to the comparison of experimental matching results, obtained on several HBTs architectures, we have highlighted typical base and collector CUITent matching properties. Then, in the ideal CUITent region, physical models based on dopant fluctuations have been established. Ln the low CUITent region, base CUITent matching degradation has been full y interpreted and a new physical model has been proposed. This analysis has also been confirmed by a matching characterization after hot carrier injection stress. Finally, at high cUITents, base and collector CUITent mismatch degradation origins have been clearly demonstrated experimentally
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Ardouin, Bertrand. "Contribution à la modélisation et à la caractérisation en hautes fréquences des transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGe." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12465.
Full textAbstract:
Le regain d'intérêt récent pour les technologies bipolaires, induit par les transistors bipolaires à hétérojonction Silicium Germanium (TBH SiGe) a mis en lumière les problèmes liés à la modélisation compacte (ou électrique) de ces composants. En effet, le gain en performance qu'autorisent ces technologies avancées a accru les possibilités et le champ des applications, mais a dans le même temps rendu critiques les contraintes liées à leur modélisation précise. Ce mémoire développe les points clefs liés à la modélisation des TBH SiGe. En premier lieu, le gain en performance apporté par les TBH SiGe est exprimé et quantifié via une étude physique dont le point de départ est l'ensemble des équations des semi-conducteurs. Les méthodes d'obtention de mesures sous pointes des dispositifs microélectroniques en continu et en hautes fréquences sont alors présentées, ainsi que les moyens de corrections des erreurs. Nous comparons ensuite les modèles électriques de transistors bipolaires existants (Gummel-Poon, VBIC, MEXTRAM et HICUM). Ceci permet de considérer le modèle HICUM comme candidat idéal pour la modélisation des TBH SiGe. Après une étape qui consiste en la réalisation d'une version modifiée en langage comportemental (HDL-A) du modèle HICUM, nous présentons un ensemble de méthodes originales destinées à l'extraction des paramètres de celui-ci.
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Polleux, Jean-Luc. "Contribution à l'étude et à la modélisation de phototransistors bipolaires à hétérojonction SiGe/Si pour les applications opto-microondes." Paris, CNAM, 2001. http://www.theses.fr/2001CNAM0392.
Full textAbstract:
Les potentialités des structures phototransistors bipolaires à hétérojonction SiGe contraint sur Silicium pour les applications opto-microondes sont explorées par la simulation physique. Un modèle hydrodynamique dérive-diffusion couplé à un modèle d'absorption optique est exploité. Le jeu complet de modèles de paramètres du SiGe/Si est mis en place. Les variations de la largeur de bande interdite sont notamment synthétisées, des expressions de densités effectives d'états rigoureuses sont développées et le coefficient d'absorption optique est extrait de données de mesures à 90K. Un modèle à un phonon dit de MacFarlane est exploité. Une méthode d'extraction originale est proposée qui fournit des lois de variations en fonction de la longueur d'onde optique incidente, de la température et de la fraction de Ge. La définition d'outils fondamentaux pour l'étude rigoureuse opto-microonde des phototransistors est ensuite apportée : Le signal microonde porté par le signal optique est modélisé au travers d'une représentation en courant de la puissance optique. L'intérêt de cette représentation est décrit et argumenté. Les paramètres de sensibilités et de gain optique sont généralisés afin de tenir compte du comportement triporte du dispositif. Un gain de puissance opto-microonde est enfin défini de manière fondamentale, ainsi que des paramètres S opto-microondes. La définition de fréquences maximales de fonctionnement est proposée et l'optimisation des impédances terminales de différents phototransistors est présentée à partir d'une expérience antérieure sur des HPT InP/InGaAs. Le dernier chapitre analyse par simulation, à l'aide des précédents outils, les prototypes de HPT SiGe/Si réalisés. Par ce biais, les mécanismes internes de détection et d'amplification sont détaillés, et les performances opto-microondes potentielles développées. Un banc de mesure à lγm est enfin proposéPotentialities of SiGe/Si heterojunction bipolar phototransistors are explored through physical simulations. A drift-diffusion hydrodynamic model coupled to an optical absorption model is used. The full set of the models of the SiGe/Si parameters is set up. The band gap energy variations models are reviewed. Simple and accurate effective densities of states equations are developed and the optical absorption coefficient model is extracted from 90K measurement's data. A MacFarlane average phonon model is used and an original extraction procedure is described that gives optical wavelength, temperature and Ge composition dependent variation's laws. Novel fundamental and general tools are then defined to properly describe the opto-microwave behaviour of phototransistors : The optical carried microwave signal is treated through the optical power which is modelled through an equivalent current source. Worth of this representation is described and argued. Responsivities and optical gain are generalised in order to take into account the three-port behaviour of the device. An opto-microwave power gain is defined, as well as opto-microwave S parameters. A maximum working frequency definition is proposed. Optimisation of terminal loads of different InP/InGaAs HPTs is presented. Some SiGe/Si HPT prototypes are produced and then analysed through the use of so-built study tools. Along this way, the understanding of the internal mechanisms is improved and potential opto-microwave performance are described. A lγm optical measurement bench is then proposed
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Brossard, Florence. "Epitaxies Si/SiGe(C) pour transistors bipolaires avancés." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00200095.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est d'étudier les épitaxies SiGeC sélectives par rapport au nitrure de silicium afin d'améliorer les performances en fréquence des transistors bipolaires à hétérojonction à structure complètement auto alignée. Pour répondre à cette attente, le système SiH4/GeH4/SiH3CH3/HCl/B2H6/H2 est utilisé pour élaborer nos épitaxies sélectives.Cette chimie à base de silane permet d'augmenter significativement la vitesse de croissance par rapport au système SiCl2H2/GeH4/HCl/H2 utilisé classiquement, aussi bien pour un dépôt silicium sélectif que pour un film SiGe sélectif. Par exemple, pour un film Si0,75Ge0,25 la vitesse de croissance est multipliée par un facteur 8.
L'incorporation des atomes de carbone dans les sites substitutionnels est facilitée par cette hausse du taux de croissance. En effet, la teneur en carbone substitutionnel est plus élevée en utilisant le silane comme précurseur de silicium (jusqu'à un facteur 4). L'effet bloquant du carbone sur la diffusion du bore est alors meilleur et le dopant est mieux contenu dans la base Si/SiGeC:B. Cette meilleure incorporation du carbone se reflète dans les résultats électriques. Le courant IB n'augmente pas aux fortes concentrations de carbone, ce qui signifie qu'il n'y a pas de centres recombinants dans la base. Le courant IC et la fréquence fT augmentent aussi, ce qui suggère que la largeur de la base neutre est plus fine et donc que la diffusion du bore est ralentie.
Nous avons également mis en évidence l'existence d'une corrélation entre le courant IB et l'intensité du signal de photoluminescence à température ambiante. En effet, considérant que leurs mécanismes de recombinaison sont similaires, nous avons noté que la hausse de IB correspond à la chute de la photoluminescence.
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Barbalat, Benoit. "Technologie et Physique de Transistors Bipolaires à Hétérojonction Si/SiGeC Auto-alignés très Hautes Fréquences." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00139028.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet l'étude et la réalisation de transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGeC à très hautes performances pour les applications de télécommunications et de détection radar (> 50 GHz). Le premier chapitre rappelle la théorie du fonctionnement du transistor bipolaire, aussi bien en régime statique que dynamique. Nous présentons ensuite dans un second chapitre un historique des technologies de fabrication des TBH SiGe, spécifiquement dans un cadre de compatibilité BiCMOS, en expliquant les choix pris en faveur d'un auto-alignement complet et d'une épitaxie sélective de la base. Les résultats obtenus dans cette thèse sont comparés aux performances de l'état de l'art. Nous étudions ensuite l'optimisation classique du TBH, et nous démontrons comment, par différentes optimisations du profil vertical et des dimensions latérales du composant, nous avons pu augmenter les fréquences fT et fMAX de 200 GHz au début de la thèse jusqu'à environ 300 GHz. La possibilité d'optimiser la tenue en tension collecteur est démontrée par des procédés technologiques en rupture avec l'optimisation classique du transistor, tels que l'émetteur métallique, l'insertion de Ge dans l'émetteur et la recombinaison en base neutre. Des améliorations significatives de BVCEO ont pu être démontrées grâce à ces procédés, ce qui permet d'obtenir des produits fT × BVCEO à l'état de l'art (> 400 GHz.V). La dernière partie de la thèse vise à étudier le comportement du TBH en fonction de la température : Nous décrivons tout d'abord l'auto-échauffement du transistor, et son impact sur les performances dynamiques. Des variantes technologiques permettant de réduire l'auto-échauffement sont étudiées (profondeur des DTI et fragmentation de l'émetteur), et un modèle simple de calcul de RTh est développé. Nous terminons par l'étude du TBH aux températures cryogéniques. fT et fMAX étant fortement améliorées à basse température (plus de 400 GHz), nous en tirons, grâce à l'extraction des différents temps de transit, des perspectives intéressantes pour l'amélioration ultérieure du composant, avec pour objectif d'atteindre des fréquences de transition de l'ordre du THz.
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Raya, Christian. "Modélisation et optimisation de transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGeC ultra rapides pour applications millimétriques." Bordeaux 1, 2008. http://www.theses.fr/2008BOR13602.
Full textAbstract:
Grâce à une amélioration récente des performances des technologies silicium, les transistors bipolaires SiGeC (Silicium Germanium Carbone) concurrencent désormais avec succès les composants III-V pour les applications millimétriques (60GHz/80GHz). Cependant, pour remporter ce marché, la fréquence de fonctionnement des circuits doit être proche de la fréquence de coupure des composants. Les transistors sont ainsi utilisés dans des régimes de fonctionnement fortement non-linéaires et la modélisation des phénomènes de forte injection est alors indispensable. En premier lieu, une description simplifiée des transistors étudiés introduit les contraintes technologiques et détaille les éléments parasites. Des méthodes basées sur des structures de test spécifiques sont présentées afin d’identifier les paramètres clés limitant les performances hyperfréquences du composant et aussi de permettre leur optimisation. En second lieu, la caractérisation hyperfréquence couvrant la gamme millimétrique est discutée. Enfin la dernière partie de ce mémoire constitue une contribution à l’extraction des paramètres de forte injection du modèle compact bipolaire HICUMWith the recent improvement in silicon technologies, SiGeC bipolar transistors are now able to compete with III-V technologies for millimeter-wave applications (frequency-range 60GHz/80GHz). However to break into the millimeter-wave market, the circuit frequency will be close to the devices cut-off frequency. Therefore, the transistors work in extremely non-linear conditions and the high injection needs to be accurately modelled. First, a description of the bipolar transistors architecture allows introducing the device parasitic components. Extraction methods based on specific test structures are presented to identify the key parameters limiting the high frequency performances, and for process optimization. Secondly the hyper-frequency characterization method is discussed in the millimeter range. Finally, the last part of this thesis is a contribution to the extraction of the compact bipolar model HICUM high-injection parameters
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Michaillat, Marc. "Paramètres matériau pour la simulation de transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGe et Si/SiGeC." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00461914.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, un algorithme de simulation Monte Carlo est spécifiquement développé pour modéliser le transport homogène et stationnaire des porteurs de charge dans les alliages aléatoires ternaires massifs de type SiGeC. Le simulateur Monte Carlo intègre une description numérique Full-Band de la structure de bande, et il est adapté à la simulation du transport des électrons et des trous. Les mécanismes d'interaction modélisés incluent l'interaction porteur-phonon, l'ionisation parvchoc, la diffusion sur potentiel d'alliage, l'interaction porteur-impureté ionisée, et le principe d'exclusion de Pauli. Les modèles théoriques sont calibrés sur un ensemble complet de résultats expérimentaux, et un accord quantitatif est atteint entre la simulation et la mesure sur de nombreuses propriétés électriques, qui incluent la mobilité à faible champ, la vitesse de dérive, le coefficient d'ionisation et le ratio d'efficacité quantique. L'algorithme de simulation Monte Carlo final est capable de modéliser le transport des porteurs de charge majoritaires et minoritaires dans les alliages ternaires SiGeC dopés, relaxés ou biaxialement contraints sur substrat de silicium. Le modèle Monte Carlo développé peut être utilisé pour extraire les paramètres matériau requis dans les simulateurs hydrodynamiques de dispositifs, notamment dans le cadre de la simulation de transistors bipolaires à hétérojonction intégrant des bases de SiGeC fortement dopées et épitaxiées sur silicium. L'implémentation de paramètres électriques spécifiques aux alliages SiGeC nous ont permis de prendre en compte les profils de germanium, de carbone et de dopants dans les simulations hydrodynamiques de dispositifs TBH. Cette description rigoureuse des propriétés électroniques du matériau SiGeC au sein d'un dispositif TBH constitue l'état de l'art de la modélisation électrique des transistors bipolaires avancés.
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Barbalat, Benoît. "Technologie et physique de transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGeC auto-alignés à très hautes performances." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112334.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet l'étude et la réalisation en milieu industriel de transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGeC à très hautes performances pour les applications de télécommunications et de détection radar. Le premier chapitre rappelle la théorie de fonctionnement du transistor bipolaire, aussi bien en régime statique qu'en régime dynamique. Nous présentons ensuite un historique des technologies de fabrication des TBH SiGe, en expliquant les choix pris en faveur d'un auto-alignement complet et d'une épitaxie sélective de la base. Les performances obtenues dans cette étude sont comparées à l'état de l'art. Le chapitre III a pour objet l'optimisation classique du transistor bipolaire, et nous démontrons comment, par différentes optimisations du profil vertical et de l'extension latérale du composant nous avons pu augmenter les performances de 200GHz jusqu'à 300GHz. Le chapitre IV traite de l'optimisation de la tenue en tension par des procédés technologiques en rupture avec l'optimisation standard du transistor. Des améliorations significatives de la tenue en tension ont pu être démontrées, ce qui permet d'obtenir des produits fTxBVceo à l'état de l'art. Le dernier chapitre étudie le comportement du TBH en fonction de la température : Nous décrivons tout d'abord l'auto-échauffement du transistor, et son impact sur les performances dynamiques, nous terminons par l'étude du transistor bipolaire aux températures cryogéniques. Les performances étant fortement améliorées à basse température, nous en tirons de l'extraction des différents retards du composant des perspectives d'amélioration des temps de transit, pour atteindre des performances ultimesThis thesis has for main purpose the study and optimization in industrial environment of Si/SiGe heterojunction bipolar transistors having very high performances for telecommunication and radar detection applications. The first chapter is a reminder of the theory of the bipolar transistor, both in its static and dynamic operations. We present in the second chapter a history of the fabrication technologies of SiGeC HBTs, explaining the reasons leading to a fully self aligned structure with selective epitaxial growth of the base. Performances obtained in this thesis are compared with the state of the art. The third chapter deals with the classical optimization of the bipolar transistor, and we demonstrate how, by several optimizations made on the vertical profile and the lateral extension of the device, we could push up the performances from 200GHz up to 300GHz reached at the end of this work. Chapter IV deals with the optimization of the BVceo voltage by technological processes breaking out from the standard optimization scheme. Significant improvements of the breakdown voltage are demonstrated, which enables to get state of the art fTxBVceo products. Finally, the last chapter has for objective the study of the HBT behavior with temperature: We describe first the self-heating of the transistor, and its impact on dynamic performances. We finish by the study of the bipolar transistor at cryogenic temperatures. Dynamic performances are strongly improved at low temperature, we can deduct from the extraction of the several delays on the device interesting perspectives for further optimization of the transit times, to reach ultimate performances
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Jouan, Sébastien. "Développement et caractérisation de transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGe pour les circuits radiofréquences." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://www.theses.fr/2001GRE10011.
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Duvernay, Julien. "Développement et étude de transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGeC de type pnp sur substrats SOI minces." Toulouse, INSA, 2008. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000204/.
Full textAbstract:
Récemment, les transistors bipolaires de type pnp sur silicium ont connu un regain d’intérêt avec le développement des technologies BiCMOS complémentaires. De plus, en utilisant un substrat SOI mince au lieu d’un substrat massif, les caractéristiques des transistors MOS et des composants passifs s’en trouvent améliorées. Le travail effectué durant cette thèse a pour objet la mise au point et l’étude de transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGeC de type pnp sur SOI mince performants, en vue de leur intégration dans une technologie BiCMOS SiGe complémentaire sur SOI minceRecently, Si pnp bipolar transistors have known an increasingly interest with the development of complementary BiCMOS technologies. Furthermore, by using a thin-SOI substrate instead of a bulk substrate, MOS transistor and passive devices performances are improved. The work performed during this thesis aims at developing and studying pnp Si/SiGeC heterojunction bipolar transistors on thin-SOI to integrate them into a thin-SOI complementary SiGe BiCMOS technology
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Penarier, Annick. "Etude du bruit de fond BF et HF dans les transistors bipolaires double polysilicium et dans les transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGe et InP/GaInAs." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20117.
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Benoit, Patrice. "Influence de paramètres technologiques sur le bruit basse fréquence des transistors bipolaires à hétérojonction Si[slash]SiGe[deux points]C." Montpellier 2, 2005. http://www.theses.fr/2005MON20211.
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Chay, Cyril. "Etude du bruit basse fréquence dans les transistors bipolaires à hétérojonction issus de technologies avancées sur filières Si/SiGe et Si/SiGeC." Montpellier 2, 2004. http://www.theses.fr/2004MON20199.
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Militaru, Liviu-Laurentiu. "Etude des défauts induits lors de l'intégration des transistors bipolaires a hétérojonction Si/SiGe dans une technologie BiCMOS avancée." Lyon, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAL0081.
Full textAbstract:
Le transistor bipolaire à hétérojonction Si/Si Ge permet d'étendre le domaine d'utilisation des technologies intégrées sur silicium vers des applications pour les télécommunications rapides. En effet, les progrès technologiques ont permis l'utilisation de l'alliage silicium-germanium (contraint sur silicium) comme base Du transistor bipolaire. L'obtention des filières technologiques stables et bien maitrisées, intégrant l'alliage silicium-germanium, est un élément majeur pour la mise en production de ce type de transistors. La possibilité de développer une filière BiCMos (association dans une même puce des transistors bipolaires et mos) intégrant les transistors bipolaires a hétérojonction Si/SiGe offre des nombreux avantages : performances dynamiques élevées, faible cout, faible consommation, haute densité d'intégration. Notre objectif a été de caractériser électriquement des transistors bipolaires a hétérojonction Si/SiGe dans le but d'identifier les effets parasites qui peuvent pénaliser les performances statiques et dynamiques de ces transistors. Cette étude comporte deux parties principales. Dans un premier temps, les caractéristiques courant-tension statiques nous ont permis d'identifier les processus physiques de conduction aux jonctions Emetteur-base et base-collecteur en fonction de la tempera ture et de la tension de polarisation. Nous avons ainsi observe que ces caractéristiques sont dégradées par la présence de centres profonds. Ensuite, par des mesures de transitoire de capacité et de bruit télégraphique, nous avons caractérisé ces défauts profonds dans le but de déterminer leur localisation spatiale et propriétés physiques (énergie d'activation, section Efficace de capture). Ces études nous ont permis de mettre en évidence l'effet des défauts profonds sur les caractéristiques statiques ou sur les performances de bruit basses fréquences, ainsi que d'indiquer les étapes technologiques qui sont a leur origineProgress in growth techniques for the deposition of pseudomorphic SiGe epitaxial layers has allowed the incorporation of these thin films into silicon technology. Using a strained SiGe layer as the base of bipolar transistors strongly improves device performance and allows the development of high frequency circuits for telecommunications. The development of SiGe epitaxial base transistors has now reached a point where attention must be paid to any source of defects which could alter process quality and thus transistor performance. It is therefore important to evaluate the influence of process steps (such as etching, annealing or implantation) on device performance and point out which ones are liable to degrade transistor performance. Our purpose has been to electrically characterize Si/SiGe heterojunction bipolar transistors in order to identify parasitic effects that can influence the static and dynamic transistors' performances. Our study includes two major parts. Current-voltage static characteristics allow us to identify the conductions mechanisms at the emitter-base end base-collector junctions. We have observed a degradation of these characteristics at low temperature induced by the deep levels within the bandgap. Afterwards, we have done capacitance transient spectroscopy and random telegraph signal measurements to characterize these deep levels in order to localize them and to determine their physical properties (such as activation energy, effective caption section). This study allows us to analyze the effect of deep levels on the static characteristics or on the low frequency noise properties of SI/SIGE HBTS. We have also indicated the technological steps, which introduce these defects
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Frégonèse, Sébastien. "Contribution à la modélisation électrique sous l'aspect du dimensionnement des transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGe." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR12999.
Full textAbstract:
Le regain d'intérêt récent pour les technologies bipolaires, induit par les transistors bipolaires à hétérojonction Silicium Germanium (TBH SiGe) a mis en lumière les problèmes liés à la modélisation compacte de ces composants. Pour répondre à ces contraintes de nouveaux modèles complexes sont apparus (MEXTRAM et HICUM L2). La complexité de ces modèles a limité leur exploitation à cause de la difficulté d'extraction et de leur vitesse de convergence. Pour contourner ces problèmes, une hiérarchie de modèle a été créée avec le modèle HICUM L0, qui améliore fortement la précision comparée au modèle Gummel-Poon et améliore le temps de convergence par rapport aux modèles plus complexes. Sur les bases de ce modèle, des équations dépendantes de la géométrie ont été dérivées. Puis, des méthodes d'extraction mono-géométries puis, multi-géométries spécifiques à ce nouveau modèle sont développées. L'apparition des TBH SiGe sur couche mince de SOI a fortement modifié la structure du transistor avec notamment la disparition de la couche enterrée. Ces modifications structurelles se sont reportées sur les caractéristiques électriques. Ainsi, un nouveau modèle prenant en compte les spécificités de ces composants a été développé sur les bases du modèle HICUM L0. Ce modèle a été validé sur deux dispositifs.
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Geynet, Boris. "Développement et étude de transistors bipolaires à hétérojonctions Si/Si/Ge : C pour les technologies BiCMOS millimétriques." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10150/document.
Full textAbstract:
Les transistors bipolaires à hétérojonctions (TBH) Si/SiGe:C disponibles aujourd'hui dans les technologies BiCMOS atteignent des fréquences de coupure fT et fmax supérieures à 200GHz. Cela leur permet d'adresser des applications dans le domaine millimétrique jusqu'à 100GHz telles que les radars anticollision pour l'automobile et les communications optiques et sans fil à haut débit. Cette thèse a pour objet le développement et l'étude de TBH Si/SiGe:C pour les technologies BiCMOS millimétriques. Après un rappel des principes de fonctionnement du transistor bipolaire, nous montrons les méthodes de fabrication, caractérisation et modélisation des dispositifs de dernière génération. Les architectures choisies et les performances obtenues par les principaux acteurs du marché sont détaillées. Nous présentons ensuite des études menées pour le développement de la technologie BiCMOS9MW de STMicroelectronics. Une version faible-coût du TBH rapide ainsi qu'un dispositif haute-tension compatible avec la technologie sont présentés et les résultats à l'état de l'art obtenus sur les deux architectures sont montrés. Nous étudions également l'impact des variations des paramètres technologiques et de la géométrie des dispositifs sur les principales caractéristiques de ces composants. La dernière partie de ce travail de thèse est consacrée au développement de nouvelles solutions technologiques afin d'améliorer encore la fréquence de transition des TBH Si/SiGe:C. Un optimisation du profil vertical du TBH a pu être réalisée grâce au développement d'un nouveau module de collecteur utilisant une épitaxie sélective et la réduction du budget thermique vu par les dispositifs durant leur fabrication. Cette dernière étude a permis d'atteindre une fréquence de transition fT· supérieure à 400GHz à température ambiante, ce qui représente la meilleure performance obtenue à ce jour pour un transistor en technologie siliciumSi/SiGe:C heterojunction bipolar transistors integrated in BiCMOS technologies now reach cut-off frequencies fT and fmax larger than 200GHz. This allows them to address millimeter-wave applications up to 100GHz such as anti-collision automobile radars and optical and wireless communications. The purpose of this thesis is the development and the study of Si/SiGe:C HBTs for millimeter-wave BiCMOS technologies. After a reminder of the bipolar transistor theory, we show the methods of fabrication, characterization and modeling of high-speed devices. The architectures chosen by the main manufacturers of the semiconductor market are detailed and the obtained performances are compared. Then, we present the investigations driven for the development of the BiCMOS9MW technology from STMicroelectronics. A low-cost version of the high-speed HBT and a high-voltage device fully compatible with the technology are presented and the state-of-the-art results are shown. We also study the impact of the variations of the technological parameters and the design mIes on the main characteristics of devices. The last part of this work is dedicated to the development of new technological solutions in order to further improve the transition frequency fT of Si/SiGe:C HBTs. An optimization of the vertical profile has been realized thanks to the development of a new collector module using a selective epitaxy and to the reduction of the thermal budget during the devices fabrication. This last study leads to an improvement of the transition frequency fT above 400GHz at room temperature, this is the best performance obtained to date for a transistor in silicon technology
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Seif, Marcelino. "Caractérisation et modélisation des sources de bruit BF dans les transistors bipolaires développés en technologie BiCMOS (sub 0,13µm) pour applications RF et THz." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS127/document.
Full textAbstract:
Les travaux de thèse, présentés dans ce manuscrit, portent sur la caractérisation et la modélisation des sources de bruit basse fréquence dans les transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGe:C issus des filières BiCMOS 130 et 55 nm utilisées pour la réalisation de circuits intégrés dédiés aux futures applications dans le domaine du THz. A partir des mesures réalisées en fonction de la polarisation, de paramètres géométriques (surface et périmètre d'émetteur principalement) et de la température, la composante de bruit en 1/f, associée aux fluctuations du courant de base, a été entièrement caractérisée et les sources de bruit associées localisées. Les paramètres du modèle compact SPICE ont été extraits et comparés avec ceux de la littérature. Pour la technologie BiCMOS 130 nm, la valeur obtenue pour la figure de mérite KB égale 6,8 10-11 µm² ce qui représente le meilleur résultat publié à ce jour, toutes filières de transistors bipolaires confondues. Réalisée sur une plaque entière, l'étude statistique de la dispersion du niveau de bruit en 1/f a permis d'étendre la modélisation compacte de type SPICE. Mesuré sur une large gamme de température, le niveau de bruit en 1/f n'a pas présenté de variation significative. Pour la première fois, une étude complète de la composante de bruit en 1/f associée aux fluctuations du courant de collecteur est présentée et les paramètres du modèle SPICE extraits. Concernant la caractérisation des composantes de génération-recombinaison (présence non systématique), une étude statistique a montré que les transistors de plus petites dimensions étaient les plus impactés. La comparaison entre les différentes technologies montre que ces composantes sont beaucoup plus présentes dans les technologies les moins matures. Quand ces composantes ont été associées à du bruit RTS, une méthode de caractérisation temporelle et fréquentielle a été mise en œuvre. Enfin, dans certains cas, une étude en basses températures a permis d'extraire les énergies d'activation des pièges responsables de ces composantes de génération-recombinaisonThe presented thesis work, in this manuscript, focuses on the characterization and modeling of the low frequency noise sources in heterojunction bipolar transistors Si/SiGe :C derived from 130 to 55 nm BiCMOS technology used in the production of integrated circuits dedicated for THz domain applications. From measurements versus bias, geometrical parameters (emitter area and perimeter) and temperature, the 1/f noise component, associated to the base current fluctuations, has been fully characterized and the associated sources have been localized. The SPICE compact model parameters have been extracted and compared with those of the literature. For the BiCMOS 130 nm technology, the obtained figure of merit value of 6,8 10-11 µm2 represents the best published result so far in all bipolar transistors. The dispersion study of the 1/f noise component, performed over a complete wafer, allowed us to extend the SPICE type compact modeling. Measured over a large temperature range, the 1/f noise did not show any variations. For the first time, a complete characterization of the 1/f component at the output of the transistors is presented as well as the extraction of SPICE parameters. Regarding the characterization of generation-recombination components (unsystematic presence), a statistical study has showed that transistors with small emitter areas (Ae < 1 µm2) are affected more than the transistors with large emitter areas by the presence of g-r components. Comparison between different technologies shows that these components are much more present in the less mature technologies. When these components have been associated to RTS, time and frequency domain method is implemented. Finally, in some cases, a study at low temperatures was used to extract the activation energy of the traps responsible for the generation-recombination components
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Alaeddine, Ali. "Le Transistor Bipolaire à Hétérojonction Si/SiGe sous contraintes électromagnétiques : des dégradations électriques à l'analyse structurale." Rouen, 2011. http://www.theses.fr/2011ROUES001.
Full textAbstract:
Cette thèse propose une nouvelle méthodologie pour l‟étude de la fiabilité des Transistors Bipolaires à Hétérojonctions (TBHs) en technologie SiGe. L‟originalité de cette étude vient de l‟utilisation d‟une contrainte électromagnétique efficace et ciblée à l‟aide du banc champ proche. Ce type de contrainte a permis de dégrader les performances de ce composant en mettant en évidence certains mécanismes de défaillance. Les caractérisations statiques ont montré la présence des courants de fuite à l‟interface Si/SiO2, non seulement entre la base et l‟émetteur, mais aussi entre la base et le collecteur. Ceci est attribué à un phénomène de piégeage induit par des porteurs chauds qui ont été engendrés pendant la durée du vieillissement. Ce phénomène a été abordé par la modélisation physique en étudiant l‟influence des pièges d‟interfaces sur la dérive des performances électriques du TBH. Afin de visualiser les défaillances qui peuvent être détectées par microscopie, des observations en haute résolution MET (Microscope Electronique à Transmission) et des analyses EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) ont été présentées. Ces analyses microscopiques ont mis en évidence les dégradations des couches de titane autour de l‟émetteur, de la base et du collecteur. Ces dégradations sont attribuées à un phénomène de migration de l‟or (Au) vers le titane (Ti) due à la forte densité de courant induite par vieillissement. Ces réactions Au-Ti provoquent une augmentation de la résistivité des couches conductrices et expliquent une partie de la dégradation significative des performances dynamiques du TBHThis work proposes a new methodology for studying the reliability of the Heterojunction Bipolar Transistors (HBTs) in SiGe technology. The originality of this study comes from the use of a targeted electromagnetic field stress by using the near field bench. This type of stress has to degrade the performance of this component causing failure mechanisms. The DC characterizations showed the presence of leakage currents at Si/SiO2 interface, not only between the base and the emitter, but also between the base and the collector. This is attributed to a trapping phenomenon induced by hot carriers which have been generated during stress. This phenomenon has been addressed by the physical modeling, by studying the influence of interface traps on the drift of the HBT characteristics. To identify the failures that can be detected by microscopy, characterization of the structure before and after ageing was performed by Transmission Electron Microscopy (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). These analyses revealed the degradation of the titanium layers around the emitter, the base and the collector. The degradations are attributed to the gold (Au) migration into the titanium (Ti) due to the high current density induced by stress. Some of these Au–Ti reactions are known to increase the resistivity of the conducting layers which directly affects the HBTs‟ dynamic performances
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Avenier, Grégory. "Développement et étude de transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGe verticaux sur substrats SOI minces." Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13228.
Full textAbstract:
Les applications radio-fréquences nécessitent le développement de technologies BiCMOS sur SOI. Cette étude a pour objectif l'intégration d'un transistoir bipolaire dans une technolgie 0. 13um sur substrat SOI. Le choix de l'architecture s'est porté sur une structure émetteur-base auto-alignée et un collecteur implanté. Les transistoirs fabriqués ont montré un comportement particulier résultant de la faible épaisseur du collecteur, localisé dans la couche supérieure du SOI. Ce fonctionnement atypique a pu être expliqué grâce à une étude de l'avalanche du collecteur. Une série d'optimisation a ainsi été proposée, grâce à la compréhension des mécanismes de désertion dans le collecteur, et un modèle compact a été développé à partir du modèle HiCUM, en adaptant la topologie du collecteur. Finalement, cette étude a donné lieu au développement d'une technologie BiCMOS complète intégrant des transistors MOS complémentaires et les transistors bipolaires issus de cette étude.
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Chaudier, Frédérique. "Etude physique des transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGe intégrés dans une technologie BiCMOS 0,35 µm." Lyon, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAL0056.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce manuscrit concerne l'étude physique des transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGe intégrés dans une technologie BiCMOS 0,35µm. Cette thèse étudie l'impact sur les performances du transistor du déplacement de la jonction émetteur-base (EB) et de la jonction base-collecteur (BC) par rapport au profil de Ge de la base SiGe. Nous avons réalisé à ce sujet plusieurs études numériques qui nous ont permis de montrer que l'impact de l'exodiffusion du bore à la jonction BC peut être dépendant de la position de jonction EB. Une étude expérimentale réalisée sur des transistors bipolaires fabriqués par GRESSI (CNET-CEA-ST Microelectronics) a permis de mettre en évidence le déplacement des jonctions EB et BC sous l'effet des phénomènes de diffusion accélérée du bore. Ces phénomènes sont en partie liés à l'implantation ionique locale du collecteur (SIC). Cette étude expérimentale nous a également permis d'étudier le fonctionnement des transistors de petites et de grandes dimensions. Il apparaît d'après cette étude que le courant collecteur des transistors de petites dimensions peut être amélioré sous certaines conditionsThis work reports on a physical study of SiGe heterojunction bipolar transistors. We study how device performance is affected by the position of the emitter-base (EB) and base-collector (BC) junctions. From numerical simulations, we demonstrated that the performance degradation due to boron outdiffusion at the BC junction could depend on the position of EB junction in the SiGe gradual base. An experimental study of EB and BC junction positions in real bipolar transistors was carried out. From the experimental results, we established that selective ion implantation of collector (SIC) is responsible for transient enhanced diffusion effect. These effects induce junction displacements and performance variations. Our experimental study was also very useful to analyse small geometry effects. One of our conclusions was that small transistor collector current can be improved under certain conditions
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Ruat, Marie. "Etude des mécanismes de viellissement [i. E. Vieillissement] sous contrainte électrique des transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGeC issus de technologies BiCMOS avancées." Grenoble INPG, 2006. http://www.theses.fr/2006INPG0157.
Full textAbstract:
Le vieillissement de transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGeC issus de technologies BiCMOS avancées a été étudié, et ce pour les trois modes de dégradation connus du transistor bipolaire, correspondant à une polarisation du transistor en inverse, en direct et en «mixed-mode». L'effet de ces contraintes sur les caractéristiques électriques du transistor bipolaire, et en particulier sur le courant base, est unique quel que soit le mode de dégradation déclenché, avec l'apparition d'un courant base de génération-recombinaison issu de défauts d'interface Si/Si02 créés par des porteurs chauds au cours de la contrainte. L'extraction des facteurs d'accélération du vieillissement en fonction des nombreux paramètres de contrainte a permis la construction de modèles empiriques pour l'étude de chacun des modes de dégradation. Des mesures de bruit basse fréquence, et des simulations physiques TCAD ont également été utilisées pour la compréhension des mécanismes physiques à l'origine du vieillissement des transistors bipolaires. Enfin, une discussion sur l'unicité de comportement constatée quel que soit le mode de dégradation déclenché conclut ce manuscritRapid evolution in bipolar transistors architectures and materials in the past ten years led to new reliability concerns. Degradation of electrical characteristics and especially of base current was investigated under the three main known degradation modes for bipolar transistors: reverse mode, forward mode and mixed-mode. Main relevant results led to a unique behaviour after any of these three reliability stresses: the apparition of a generation recombination non-ideal excess base current, characteristic of interface traps created by hot carriers at Si/Si02 spacer and/or STI interfaces. Acceleration factors of the base current degradation with stress time and any other stress parameters were extracted in details, and led to the proposal of empirical models that should be taken into account next bipolar transistors generations qualification work. TCAD simulations and LF noise measurements before and after stress were also implemented for further understanding of bipolar transistor aging studies. Finally, the unified behaviour of degradation under any reliability stress is discussed
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Mans, Pierre-Marie. "Optimisation de transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGe∶C en technologie BiCMOS 0.25 μm pour les applications d’amplification de puissance". Thesis, Bordeaux 1, 2008. http://www.theses.fr/2008BOR13661/document.
Full textAbstract:
Le travail réalisé au cours de cette thèse porte sur l’optimisation du transistor bipolaire à hétérojonction Si/SiGe:C pour les applications d’amplification de puissance pour les communications sans fils. Nous présentons tout d’abord la structure d’étude. Il s’agit du transistor bipolaire à hétérojonction Si/SiGe:C intégré en technologie BiCMOS 0.25µm sur plaques 200mm. La cellule dédiée à l’amplification de puissance est présentée. Une attention particulière est apportée aux phénomènes thermiques inhérents à ce type de cellules ainsi qu’aux solutions mises en œuvre pour les atténuer. Les diverses optimisations réalisées sur l’architecture du TBH sont détaillées. Ces optimisations touchent à la fois à la modification du procédé technologique et au dessin du transistor. Notre étude porte sur l’amélioration des performances petit et grand signal via l’optimisation des paramètres technologiques définissant la structure épitaxiale intrinsèque de base et de collecteur ainsi que des règles de dessin du transistor. Enfin, deux types d’architectures de TBH développées sont présentées. L’une de type simple polysilicium quasi auto-alignée qui s’intègre dans une technologie dédiée à l’amplification de puissance, l’autre présentant une structure double polysilicium également auto-alignéeThe present work deals with Si/SiGe:C heterojonction bipolar transistor optimization for power amplifier applications dedicated to wireless communications. We first present the investigated structure, a Si/SiGe:C heterojonction bipolar transistor integrated in a 0.25µm BiCMOS technology on 200 mm wafers. We discuss the cell dedicated to power amplification. We have paid attention to thermal phenomenon linked to this kind of cell and to possible dedicated solutions. Various optimizations realized on HBT architecture are detailed. These optimizations concern technological process modifications and transistor design. The main objective of this work is to improve both large and small signal characteristics. This is obtained by transistor design rule variations, collector and base intrinsic parameters optimization. Finally, two kind of developed HBT architectures are presented. One, simple polysilicium quasi self aligned, integrated in a technology dedicated to power amplification, the other one fully self aligned with double polysilicium structure
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Gauthier, Alexis. "Etude et développement d’une nouvelle architecture de transistor bipolaire à hétérojonction Si / SiGe compatible avec la technologie CMOS FD-SOI." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I081.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans cette thèse portent sur le développement et l’optimisation de transistors bipolaires pour les futures générations de technologies BiCMOS. La technologie de référence est le BiCMOS055 présentant des fT et fMAX de respectivement 320 et 370 GHz. Dans un premier temps, il est montré que l’optimisation du profil vertical comprenant le budget thermique, le profil de la base et du collecteur notamment permet d’atteindre une fT de 400 GHz tout en restant compatible avec les transistors CMOS. Dans un second temps, le développement d’un collecteur implanté est présenté. La co-implantation du carbone avec le phosphore permet d’obtenir des substrats sans défaut, un contrôle de la diffusion précis ainsi que des performances électriques prometteuses. Une fréquence de transition fT record de 450 GHz est notamment atteinte grâce à des règles de dessins optimisées. Un module STI peu profond (SSTI) est développé afin de compenser l’augmentation de la capacité base / collecteur liée à ce type de technologie. Dans un troisième temps, l’intégration sur silicium d’une nouvelle architecture de transistor bipolaire ayant pour but de surmonter les limitations de la DPSA-SEG utilisée en BiCMOS055 est détaillée et les premiers résultats sont discutés. Cette partie démontre toutes les difficultés d’une intégration d’un transistor bipolaire de nouvelle génération dans une plateforme CMOS. La fonctionnalité de l’architecture émetteur / base est démontrée à travers des mesures dc. Pour terminer, la possibilité d’une intégration en 28 nm est évaluée à travers des travaux spécifiques, notamment au niveau des implantations à travers le SOI, et une ouverture sur les éventuelles intégrations 3D est réaliséeThe studies presented in this thesis deal with the development and the optimization of bipolar transistors for next BiCMOS technologies generations. The BiCMOS055 technology is used as the reference with 320 GHz fT and 370 GHz fMAX performances. Firstly, it is showed that the vertical profile optimization, including thermal budget, base and collector profiles allows to reach 400 GHz fT HBT while keeping CMOS compatibility. In a second time, a fully implanted collector is presented. Phosphorous-carbon co-implantation leads to defect-free substrate, precise dopants profile control and promising electrical performances. A new 450 GHz fT record is set thanks to optimized design rules. A low-depth STI module (SSTI) is developed to limit the base / collector capacitance increase linked to this type of technology. In a third time, the silicon integration of a new bipolar transistor architecture is detailed with the aim of overcoming DPSA-SEG architecture limitations used in BiCMOS055 and first electrical results are discussed. This part shows the challenges of the integration of new-generation bipolar transistors in a CMOS platform. The functionality of the emitter / base architecture is demonstrated through dc measurements. Eventually, the feasibility of 28-nm integration is evaluated with specific experiments, especially about implantations through the SOI, and an overview of potential 3D-integrations is presented
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Assous, Myriam. "Caractérisation de transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGe intégrés : corrélation à la technologie et éléments de modélisation." Lyon, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAL0018.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse concerne la caractérisation de transistors 1 bipolaires à hétérojonctions Si/SiGe (TBH SiGe). Mon rôle a été d'étudier certaines spécificités du comportement électrique du TBH SiGe liées à la présence d'une base épitaxiée, et de mettre ainsi en évidence ce qui apparaissait comme atypique dans le fonctionnement de ce dispositif par rapport au transistor bipolaire silicium actuel. Dans ce contexte, nous avons porté une attention particulière à l'étude du courant de fuite de la jonction base-collecteur et à l'étude de la recombinaison en base neutre. Nous nous sommes attachés à corréler nos mesures électriques à la technologie. Nous avons ainsi contribué a l'amélioration du nettoyage avant l'épitaxie et de la qualité cristalline du matériau SiGe. Nos analyses électriques de la recombinaison en base neutre nous : ont permis de mettre au point une méthode d'extraction de la durée de vie apparente des électrons dans la base neutre. Cette méthode apporte les 1 éléments de base pour formuler une modélisation du courant de recombinaison en base neutre qui peut être intégrée dans un modèle compact de TBH (utilisable pour la simulation de circuits). Enfin, nous avons fourni les grandeurs électriques de TBH SiGe pour évaluer par la simulation de circuits le gain en performances apporté par ce dispositif pour des applications radiofréquencesMy thesis is concerned with is Si/ SiGe hetero-junction bipolar transistors (SiGe HBT) behavior, related to the SiGe base epitaxy. These specific phenomena leading to non standard operation compared to Si BJTs are underscored. We focused on the study of base-collector junction leakage current and of neutral base recombination. Correlation of electrical results to the fabrication process contributed to the improvement of pre-epitaxial surface preparation and of strained SiGe layer quality. From the electrical characterization of neutral base recombination, we deduced a method for extracting the apparent electron lifetime in the base. The basic equations needed to include neutral base recombination in compact models of the SiGe HBT (suitable for circuit simulation) were established. •finally, based on our measurements it was demonstrated that improved performance could be obtained at circuit level although the HBTs used in this study had their performance limited by integration constraints
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Berranger-Marinet, Elisabeth de. "Etude et fabrication de transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGe (TBH) intégrés dans une filière BiCMOS industrielle 0. 5µ." Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0026.
Full textAbstract:
Ce travail concerne les Transistors Bipolaires à Hétérojonctions (TBH) Si/SiGe. Nous présentons comment des TBH ont été intégrés dans une filière Bi CM OS du Centre Commun CNET -SGS Thomson. Au préalable, afin de définir l'architecture la mieux adaptée au contexte et de tirer le meilleur parti possible de l'utilisation de SiGe, les différents paramètres (profil de germanium, position du bore par rapport à la zone SiGe. . . ) influençant le fonctionnement des TBH ont été étudiés, en particulier grâce à la mise en place d'un environnement de simulation adapté aux hétéro structures. Les contraintes technologiques et leurs conséquences sur les dispositifs ont été prises en compte. Les premiers résultats ont permis de mettre en évidence un certain nombre de problèmes technologiques que nous avons résolus. La caractérisation électrique a montré une nette amélioration des performances et a précisé les atouts réels de SiGe dans un contexte BiCMOS pourtant initialement jugé peu favorable. Nous avons aussi vérifié que les transistors MOS n'étaient pas perturbés. Ce travail démontre donc la faisabilité de l'intégration des TBH dans une filière BiCMOS et offre des perspectives pour l'évolution des structuresThis work deals with Si/SiGe Hetero junction Bipolar Transistors (SiGe HBTs). We present our method for integrating HBTs into a Bi CM OS process from the CNET -SGS Thomson Joint Center. Firstly, the main parameters (Ge profile, Boron position with respect to SiGe layer) acting on HBT operation were identified in order to adapt device architecture to the technological context and take benefit from the SiGe base (this especially implied the set up of a simulation environment adapted to hetero structures). Technological constraints and their consequences were taken into account. The first results highlighted a few technological problems which were solved in the following batches. Electrical characterisation showed a clear improvement of the performance and pointed out the decisive advantages of SiGe in a BiCMOS technology. We also verified that MOS transistors were not perturbed. This work proves the feasibility of HBT integration into a BiCMOS process and presents future prospects for the evolution of the structure
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Vu, Van Tuan. "Recherche et évaluation d'une nouvelle architecture de transistor bipolaire à hétérojonction Si/SiGe pour la prochaine génération de technologie BiCMOS." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0304/document.
Full textAbstract:
L'objectif principal de cette thèse est de proposer et d'évaluer une nouvelle architecture de Transistor Bipolaire à Héterojonction (TBH) Si/SiGe s’affranchissant des limitations de l'architecture conventionnelle DPSA-SEG (Double-Polysilicium Self-Aligned, Selective Epitaxial Growth) utilisée dans la technologie 55 nm Si/SiGe BiCMOS (BiCMOS055) de STMicroelectronics. Cette nouvelle architecture est conçue pour être compatible avec la technologie 28-nm FD-SOI (Fully Depleted Si-licon On Insulator), avec pour objectif d'atteindre la performance de 400 GHz de fT et 600 GHz de fMAX dans ce noeud. Pour atteindre cet objectif ambitieux, plusieurs études complémentaires ont été menées: 1/ l'exploration et la comparaison de différentes architectures de TBH SiGe, 2/ l'étalonnage TCAD en BiCMOS055, 3/ l'étude du budget thermique induit par la fabrication des technologies BiCMOS, et finalement 4/ l'étude d'une architecture innovante et son optimisation. Les procédés de fabrication ainsi que les modèles physiques (comprenant le rétrécissement de la bande interdite, la vitesse de saturation, la mobilité à fort champ, la recombinaison SRH, l'ionisation par impact, la résistance distribuée de l'émetteur, l'auto-échauffement ainsi que l’effet tunnel induit par piégeage des électrons), ont été étalonnés dans la technologie BiCMOS055. L'étude de l’impact du budget thermique sur les performances des TBH SiGe dans des noeuds CMOS avancés (jusqu’au 14 nm) montre que le fT maximum peut atteindre 370 GHz dans une prochaine génération où les profils verticaux du BiCMOS055 seraient ‘simplement’ adaptés à l’optimisation du budget thermique total. Enfin, l'architecture TBH SiGe EXBIC, prenant son nom d’une base extrinsèque épitaxiale isolée du collecteur, est choisie comme la candidate la plus prometteuse pour la prochaine génération de TBH dans une technologie BiCMOS FD-SOI dans un noeud 28 nm. L'optimisation en TCAD de cette architecture résulte en des performances électriques remarquables telles que 470 GHz fT et 870 GHz fMAX dans ce noeud technologiqueThe ultimate objective of this thesis is to propose and evaluate a novel SiGe HBT architec-ture overcoming the limitation of the conventional Double-Polysilicon Self-Aligned (DPSA) archi-tecture using Selective Epitaxial Growth (SEG). This architecture is designed to be compatible with the 28-nm Fully Depleted (FD) Silicon On Insulator (SOI) CMOS with a purpose to reach the objec-tive of 400 GHz fT and 600 GHz fMAX performance in this node. In order to achieve this ambitious objective, several studies, including the exploration and comparison of different SiGe HBT architec-tures, 55-nm Si/SiGe BiCMOS TCAD calibration, Si/SiGe BiCMOS thermal budget study, investi-gating a novel architecture and its optimization, have been carried out. Both, the fabrication process and physical device models (incl. band gap narrowing, saturation velocity, high-field mobility, SRH recombination, impact ionization, distributed emitter resistance, self-heating and trap-assisted tunnel-ing, as well as band-to-band tunneling), have been calibrated in the 55-nm Si/SiGe BiCMOS tech-nology. Furthermore, investigations done on process thermal budget reduction show that a 370 GHz fT SiGe HBT can be achieved in 55nm assuming the modification of few process steps and the tuning of the bipolar vertical profile. Finally, the Fully Self-Aligned (FSA) SiGe HBT architecture using Selective Epitaxial Growth (SEG) and featuring an Epitaxial eXtrinsic Base Isolated from the Collector (EXBIC) is chosen as the most promising candidate for the 28-nm FD-SOI BiCMOS genera-tion. The optimization of this architecture results in interesting electrical performances such as 470 GHz fT and 870 GHz fMAX in this technology node
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Canderle, Élodie. "Études et développement de transistors bipolaires Si/SiGe : C rapides dans un nœud BiCMOS 55 nm." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10193/document.
Full textAbstract:
Le travail de cette thèse s’inscrit dans le contexte du développement de la technologie BiCMOS055 en plateforme 300 mm, première technologie BiCMOS en nœud 55 nm au monde, avec des fréquences caractéristiques fT / fMAX = 320 / 370 GHz. Une première partie présente l’étude de différentes solutions visant à réduire la résistance de base extrinsèque de l’architecture DPSA-SEG afin d’améliorer la fréquence maximale d’oscillation fMAX. Nous montrons alors que changer la nature des matériaux n’apporte pas d’amélioration, mais que l’ajout de différents recuits après réalisation de la base intrinsèque permet d’augmenter significativement les performances du transistor tout en restant compatible avec les transistors MOS. La seconde partie de ce travail s’est attachée à démontrer les potentialités d’un transistor avec un module collecteur totalement implanté, où couche enterrée et tranchées d’isolation profondes ont été retirées. Les résultats obtenus montrent qu’il est possible, en optimisant le dessin des structures, d’obtenir des fT et fMAX atteignant respectivement 96% et 91% des paramètres de la technologie de référence. Enfin la dernière partie présente l’étude de l’impact des interconnexions métalliques sur les paramètres électriques du transistor sous-jacent. Il en ressort que la contrainte mécanique a un impact significatif, mais que les interconnexions influencent peu le comportement thermique du composantThis work was carried out during BiCMOS055 technology development in 300 mm platform, the first one worldwide in node 55 nm, with frequencies as high as fT = 320 GHz and fMAX = 370 GHz. First we present the study of different solutions to reduce the extrinsic base resistance in DPSA-SEG architecture to improve the maximum oscillation frequency fMAX. We show then that changing material properties does not provide any improvement, but the insertion of dedicated anneals after the intrinsic base formation significantly increases the transistor performance while being compatible with MOS devices. In a second part, we demonstrate the potentialities of a low-cost transistor with a fully implanted collector, removing the buried layer and deep trench isolations. It has been shown it is possible to reach 96% fT and 91% fMAX with adequate structures layout, compared to the reference technology parameters. In the last part we analyze the impact of back-end-of-line connections on the bipolar device right below: the main effect is created by residual stress in the metal lines transferred into the device itself; the thermal study showed little influence of the back-end-of-line stack
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Quiroga, Andrés. "Investigation and development of advanced Si/SiGe and Si/SiGeC Heterojunction Bipolar Transistors by means of Technology Modeling." Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA112273/document.
Full textAbstract:
Le travail porte sur le développement et l’optimisation de transistors bipolaires à hétérojonction (TBH) SiGe et SiGeC par conception technologique assistée par ordinateur (TCAD). L'objectif est d'aboutir à un dispositif performant réalisable technologiquement, en tenant compte de tous les paramètres : étapes de fabrication technologiques, topologie du transistor, modèles physiques. Les études menées permettent d’atteindre les meilleures performances, en particulier une amélioration importante de la fréquence maximale d’oscillation (fMAX). Ce travail est la première approche développée pour la simulation des TBH SiGeC qui prend en compte l'impact de la contrainte et de la teneur en germanium et en carbone dans la base; conjointement pour les simulations des procédés de fabrication et les simulations électriques.Pour ce travail, nous avons développé et implémenté dans le simulateur TCAD des méthodes d'extraction de fMAX prenant en compte les éléments parasites intrinsèques et extrinsèques. Nous avons développé et implémenté un modèle pour la densité effective d’états fonction de la teneur en germanium et en carbone dans la base. Les modèles pour la bande interdite, la mobilité et le temps de relaxation de l'énergie sont calibrés sur la base de simulations Monte-Carlo.Les différentes analyses présentées dans cette thèse portent sur six variantes technologiques de TBH. Trois nouvelles architectures de TBH SiGeC avancés ont été élaborées et proposées pour des besoins basse et haute performance. Grace aux résultats obtenus, le meilleur compromis entre les différents paramètres technologiques et dimensionnels permettent de fabriquer un TBH SiGeC avec une valeur de fMAX de 500 GHz, réalisant ainsi l’objectif principal de la thèseThe present work investigates the technology development of state-of-the-art SiGe and SiGeC Heterojunction Bipolar Transistors (HBT) by means of technology computer aided design (TCAD). The objective of this work is to obtain an advanced HBT very close to the real device not only in its process fabrication steps, but also in its physical behavior, geometric architecture, and electrical results. This investigation may lead to achieve the best electrical performances for the devices studied, in particular a maximum operating frequency of 500 GHz. The results of this work should help to obtain more physical and realistic simulations, a better understanding of charge transport, and to facilitate the development and optimization of SiGe and SiGeC HBT devices.The TCAD simulation kits for SiGe/SiGeC HBTs developed during our work have been carried out in the framework of the STMicroelectronics bipolar technology evolution. In order to achieve accurate simulations we have used, developed, calibrated and implemented adequate process models, physical models and extraction methodologies. To our knowledge, this work is the first approach developed for SiGe/SiGeC HBTs which takes into account the impact of the strain, and of the germanium and carbon content in the base, for both: process and electrical simulations.In this work we will work with the successive evolutions of B3T, B4T and B5T technologies. For each new device fMAX improves of 100 GHz, thus the technology B3T matches to 300 GHz, B4T and B5T to 400 and 500 GHz, respectively.Chapter one introduces the SiGe SiGeC heterojunction bipolar technologies and their operating principles. This chapter deals also with the high frequency AC transistor operation, the extraction methods for fMAX and the carrier transport in extremely scaled HBTs.Chapter two analyzes the physical models adapted to SiGeC strained alloys used in this work and the electrical simulation of HBT devices. This is also an important work of synthesis leading to the selection, implementation and development of dedicated models for SiGeC HBT simulation.Chapter three describes the B3T TCAD simulation platform developed to obtain an advanced HBT very close to the real device. In this chapter the process fabrication of the B3T technology is described together with the methodology developed to simulate advanced HBT SiGeC devices by means of realistic TCAD simulations.Chapter four describes the HBT architectures developed during this work. We will propose low-cost structures with less demanding performance requirements and highly performing structures but with a higher cost of production. The B4T architecture which has been manufactured in clean-room is deeply studied in this chapter. The impact of the main fabrication steps is analyzed in order to find the keys process parameters to increase fMAX without degrading other important electrical characteristics. At the end of this chapter the results obtained is used to elaborate a TCAD simulation platform taking into account the best trade-off of the different key process parameters to obtain a SiGeC HBT working at 500 GHz of fMAX
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Thiam, Ndèye Arame. "Etude et développement de transistors bipolaires à hétérojonctions InP/GaAsSb reportés sur Si en vue de l’amélioration de la dissipation thermique." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10168/document.
Full textAbstract:
Les transistors bipolaires à hétérojonctions (TBH) de la filière InP offrent aujourd’hui des fréquences de coupure supérieures à 400GHz pour le système InP/GaAsSb. Grâce à ces fréquences, les transistors bipolaires sont utilisés pour la réalisation de circuits performants dans des applications millimétriques telle que les communications optiques. Ainsi, pour atteindre ces performances remarquables, les dimensions verticales et latérales des TBH ont été considérablement réduites, entraînant l’auto-échauffement dans les TBHs aux densités de courant élevées. Cette thèse a donc pour objet l’étude et le développement de TBH InP/GaAsSb reportés sur un substrat hôte de silicium en vue de l’amélioration de la dissipation thermique. Une technique de transfert des couches épitaxiales a d’abord été présentée. Nous étudions ensuite les problématiques liées à la technique choisie et les paramètres de report par thermo-compression à basse température ont été optimisés. Le développement de la technologie InP/GaAsSb sur silicium a ensuite été effectué en partant d’une technologie classique de TBH non reportés. La réalisation du contact de collecteur, notamment, a fait l’objet d’une attention particulière. La réduction de l’épaisseur des couches actives ainsi que la technologie employée ont permis d’atteindre une fréquence de transition Ft supérieure à 400GHz. L’étude du comportement thermique des TBH a enfin été présentée grâce à l’extraction de la résistance thermique. Des valeurs très faibles ont été obtenues sur la technologie reportée de 800 à 1300W/K.m selon les dimensions des transistors ; ces valeurs sont très proches de celles simulées pour la même technologie. Elles constituent les premières mesures effectuées sur des TBH InP/GaAsSb transférés sur un substrat de silicium à haute conductivité thermique. Le report des TBHs sur silicium a ainsi permis une amélioration de la résistance thermique de 70% par rapport à une technologie standard de TBH non reportés. Ces résultats permettent de conclure quant à l’efficacité du report pour la réduction drastique de l’auto-échauffement dans les transistors bipolairesThe InP heterojonctions bipolar transistors (HBT) offer today cut-off frequencies larger than 400GHz for the InP / GaAsSb system. Thanks to these performances, these transistors are used for the realization of successful circuits in millimeter-wave applications such as the optical communications. So, to reach these remarkable performances, the HBT are subject to a notorious self-heating phenomenon due to high current density of collector. This thesis thus has for object the study and the development of InP / GaAsSb HBT transferred on a host substrate of silicon with the aim of the improvement of the thermal behavior. We report first of all the principles of the bipolar transistor as well as the state of the art of the various materials used for fast transistors. A transfer technique of epitaxial layers was then presented. We study bounding problems resulting from the chosen technique and transfer parameters for valid thermo-compression at low temperature were optimized. The development of InP / GaAsSb transferred technology on silicon was then made. In particular, the collector contact realization has needed particular attention. Active layers thickness reduction as well as device fabrication process technology allowed reaching transition frequency Ft higher than 400GHz. The study of HBT thermal behavior was finally presented with thermal resistance extraction. Very low values were obtained on the transferred technology, from 800 to1300 W/K.m according to transistors size; these values are very close to those obtained by TCAD simulation for such a technology. It is the first measurement on InP / GaAsSb transferred-HBT on high thermal conductivity silicon substrate. This transfer technology has so allowed thermal resistance improvement of 70 % compared with that of standard HBT technology. This work leads to the influence of transferred-substrate for the severe reduction of self-heating in bipolar transistors technology
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Lacave, Thomas. "Transistor bipolaire Si/SiGe C en nœud CMOS avancé pour applications (sub)-millimétriques." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10150/document.
Full textAbstract:
Les transistors bipolaires à hétérojonction (TBH) Si/SiGe offerts dans les technologie BiCMOS actuellement en production atteignent des fréquences maximales d’oscillation fMAX proches de 300 GHz. Il est ainsi possible d’adresser des applications dans le domaine millimétrique jusqu’à 100 GHz, telles que les radars anticollision pour automobiles (77 GHz), les communications optiques (100 Gb/s) et sans fil haut débit (60 GHz) avec ces technologies BiCMOS. L’objectif des travaux présentés dans ce manuscrit était d’améliorer les performances en fréquences des TBH Si/SiGe, et plus particulièrement fMAX, afin de préparer la prochaine génération de technologie BiCMOS. Tout d’abord, les principes de fonctionnement du transistor bipolaire sont rappelés et l’architecture du composant étudié est présentée. Les différents paramètres définissant le profil de dopage sont étudiés et leurs influences sur les performances fréquentielles du transistor et notamment sur le compromis entre la fréquence de transition du gain en courant fT et fMAX. sont détaillées. La réduction des dimensions latérales du transistor dont le but est de diminuer les résistances et capacités parasites a fait l’objet d’une étude dont les résultats ont montré les bénéfices, mais également les limitations, quant à l’augmentation de fMAX. Ces études ont permis de démontrer la faisabilité d’intégrer un TBH de fT ~ 300 GHz et fMAX ~ 400 GHz dans un nœud CMOS 55 nm. Enfin, les différentes générations de composant mis au point pendant ces travaux, pour lesquelles des valeurs de fT entre 250 GHz et 320 GHz, et des valeurs de fMAX entre 330 GHz et 420 GHz, sont comparées entre elles ainsi qu’à la technologie BiCMOS9MW (fT = 220 GHz, fMAX = 280 GHz) actuellement en production. Cette comparaison concerne les performances en bruit et en puissance (grand signal) aux fréquences millimétriques. Les bénéfices de nos travaux ont également été démontrés à travers les résultats de circuits réalisés par des partenaires universitaires. Un de ces circuits a notamment été utilisé pour la fabrication d’un démonstrateur d’imagerie active à 160 GHzSiGe heterojonction bipolar transistors (HBT) available in production qualified BiCMOS technologies today reach maximum oscillation frequencies fMAX close to 300 GHz. These technologies address millimeter-wave applicationsuntil 100 GHz, as collision avoidance radar for automotive (77 GHz), 60 GHz high date rate wireless communications and 100 Gb/s optical communications.. Objective of the work presented in this manuscript was to increase the transit frequenciess, and more especially fMAX, of SiGe HBTs in order to prepare the next BiCMOS generation. First, the theory of the bipolar transistor and the architecture of the device used for our studies are presented. Then, the different parameters defining the vertical doping profile are investigated and their influences on frequency performances, in particular on the trade-off between the current gain transit frequency fT and fMAX are detailed. The reduction of the lateral dimensions of the transistor, performed to reduce parasitic resistances and capacitances, exhibited the benefits but also the limitations of the scaling toincrease fMAX. Those studies enabled to demonstrate the feasability to integrate a 300-GHz fT and 400-GHz fMAX HBT in a 55-nm CMOS node. Finally, the different generations of devices fabricated during this work, exhibiting fT values between 250 GHz and 320 GHz and fMAX values between 330 GHz et 420 GHz, are compared between them and with BiCMOS9MW, a production qualified technology featuring 220 GHz fT and 280 GHz fMAX. This comparison deals with both the noise and the power (large signal) performances at millimeter-wave frequencies. The benefit of the work carried out in this PhD thesis is also demonstrated through the results of circuits designed by partners from different universities. One of those circuits in particular had been used to demonstrate a prototype of an active imaging system at 160 GHz
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Ouhachi, Rezki. "Mise en oeuvre d'un banc de caractérisation non linéaire dans le domaine fréquentiel pour l'analyse de transistors HBT Si/SiGe : C." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10165/document.
Full textAbstract:
L’émergence des technologies de communication satellite et radar toujours en pleine essor nécessite des composants de puissance hyperfréquence de plus en plus compacts permettant d’intégrer sur une seule puce des fonctions analogiques/numériques, tout en réduisant le coût de fabrication. Dans ce contexte, le transistor bipolaire à hétérojonction HBT constitue un composant de choix afin d'améliorer les performances des transistors de puissance sur silicium pour les applications hyperfréquences en association avec la technologie CMOS. Ainsi, cette étude est dédiée à la caractérisation et la modélisation non linéaire de ces dispositifs actifs. Dans ce but, un banc de mesures non linéaires et un modèle prédictif grand signal ont été développés jusqu’à 50 GHz. Dans un premier temps, le banc de mesures non linéaires a été mis en œuvre autour du NVNA en configuration load-pull mesurant dans le domaine fréquentiel vis à vis du LSNA mesurant dans le domaine temporel. Cette configuration instrumentale associée à la dynamique du NVNA met en avant ses avantages et inconvénients. Par la suite, une procédure d’extraction pour l’élaboration d’un modèle électrique grand signal a été validée en régimes statique et dynamique. L’originalité de ce modèle prédictif est la procédure d’extraction ainsi que la mise en œuvre rapide s’appuyant sur les formules analytiques physiques des semiconducteurs. Les étapes d’extraction se sont avérées très efficaces lors des confrontations avec les données expérimentales du dispositif sous test dans les mêmes conditions de polarisation et d’impédances de charge. Nous avons alors mis en évidence l’impact des courants thermiques sur les performances en puissance hyperfréquence des transistors bipolaires dans les domaines temporel et fréquentielThe emergence of satellite communications and radar technologies always require more compact microwave power devices for integration of analog/digital operations on a single chip, reducing the manufacturing cost. As an exemple, since many years heterojunction bipolar transistor (HBT) permits to improve the silicon power transistor performances for microwave applications associated with CMOS technology. In this context, this work focuses on the characterization and modeling of these active devices. For this goal, a non linear bench and a large signal model are developed up to 50 GHz. On the first step, the non-linear measurement is carried out using the NVNA for load-pull measurements on the frequency domain and results are compared with those obtained from the LSNA on the time domain. This instrumental configuration associated with the dynamic operating capabilities of NVNA highlights its advantages and disadvantages. Subsequently, a SiGe HBT device extraction parameters procedure has been validated to establish a large signal model. The originality of this last one is its predictive extraction procedure and fast implementation based on the semiconductors analytical equations. Extraction steps are proven very effective in confrontations with the experimental data of the device under test with the same biases and for different load impedances. At last, thermal currents impacts on microwave power performance are discussed in time and frequency domains
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Martin, Jean-Christophe. "Étude des mécanismes de dégradation des transistors bipolaires à hétérojonction sur substrat InP destinés aux communications optiques." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12853.
Full textAbstract:
Ces travaux de recherche portent sur l'évaluation de la fiabilité des transistors bipolaires à hétérojonction sur substrat InP au moyen de la mise en place de techniques spécifiques adaptées. Avant tout, les procédés de fabrication de ces composants sont décrits et les caractéristiques électriques statiques sont calculées au moyen de la simulation physique. Ensuite, la caractérisation électrique statique et la modélisation associée permet l'extraction des paramètres du modèle avant les vieillissements accélérés puis leur étude statistique. Puis deux mécanismes électriques spécifiques qualifiés de parasites en relation directe avec la fiabilité de ces composants sont analysés en détail : le claquage de la jonction base-collecteur et le bruit basse-fréquence. Finalement, l'étude des mécanismes de dégradation effectuée à l'issue des vieillissements accélérés sous les différentes contraintes retenues en tension et en température met en évidence une stabilité de la technologie de ces composants.
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Granier, Hugues. "Optimisation technologique des transistors bipolaires hyperfréquence de puissance à hétérojonction GaAs/GaAlAs." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00146678.
Full textAbstract:
Le transistor bipolaire a hétérojonction gaas/gaalas (tbh) présente de fortes potentialités pour l'amplification hyperfréquence de puissance. Ce mémoire constitue une contribution à l'optimisation d'un processus technologique de fabrication de ce transistor pour ce domaine d'application. Dans la première partie, une étude théorique du comportement électrique du T.B.H nous a permis d'établir un modèle électrique en régime statique et dynamique petit signal. A partir de ce modèle, nous avons étudié les phénomènes limitatifs des performances, en insistant sur la focalisation longitudinale du courant le long de l'émetteur et sur les phénomènes thermiques. Dans la seconde partie, nous dressons notre avant-projet de structure de puissance à partir de l'état de l'art publié dans la littérature et des moyens technologiques à notre disposition. Le troisième chapitre décrit de façon détaillée les travaux menés pour la mise en oeuvre et l'optimisation de chacune des étapes technologiques nécessaires a la réalisation de T.B.H de puissance: épitaxie des couches, réalisation des contacts, gravure ionique réactive des mesas, prise des contacts par des ponts a air. Dans la dernière partie, une caractérisation électrique précise tant en régime statique que dynamique, nous a permis d'extraire les paramètres du modèle électrique du T.B.H. Les performances fréquentielles atteintes par un transistor a un doigt d'émetteur de 10x2001#2 sont une fréquence de transition de 20 ghz et une fréquence maximale d'oscillation de 13 ghz. A 2 et 4 ghz, nous avons relevé une puissance dissipée en sortie de 650 mw avec un rendement en puissance ajoutée de 60%.
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Khelifi, Tarik. "Etude, conception et applications de structures différentielles à transistors bipolaires à hétérojonction." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0075.
Full textAbstract:
Le travail presente expose une approche analytique de l'etude et de la conception de structures differentielles a transistors bipolaires a heterojonction. La rejection du mode pair d'une structure differentielle a transistor est etroitement liee a son impedance de couplage. Une etude analytique de la structure permet d'etablir la relation donnant l'impedance de couplage ideale qui permet une rejection parfaite du mode pair. Des calculs analytiques, developpees a partir des parametres z d'un schema equivalent de transistor, permettent de concevoir une impedance de couplage qui se rapproche le plus possible du comportement de l'impedance de couplage ideale. Ces memes relations servent a analyser les limitations frequentielles de la rejection du mode pair ainsi qu'a etablir un lien entre la rejection du mode pair et la frequence de transition des transistors utilises. Les resultats de cette etude sont appliques au transistor bipolaire a heterojonction pour la conception de structures differentielles performantes dans le domaine microondes. Les plus interessantes sont le dephaseur 180 degres large bande et l'ebauche d'un amplificateur operationnel hyperfrequence
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Diop, Malick. "Fiabilité et bruit basse fréquence de transistors bipolaires à hétérojonction SiGe :C 250 GHz dédiés aux applications ondes millimétriques." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0126.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse portait sur l’étude de la fiabilité et du bruit basse fréquence de TBHs SiGe :C de la filière BiCMOS9MW dédiés aux applications ondes millimétriques. Ainsi, les 3 modes de polarisation en inverse, en direct et en « mixed-mode » ont été bien caractérisés et la dégradation associée, investiguée en détails en utilisant une approche originale couplant bruit et fiabilité et des outils puissants tels que la simulation TCAD et la modélisation HICUM. Ensuite, l’extraction de facteurs d’accélération de la dégradation du courant de base en fonction des paramètres de la contrainte nous a permis de proposer des modèles empiriques de durées de vies, pour tous les modes de défaillance. Enfin, l’introduction de la fiabilité au niveau « design » a permis de simuler pour la première fois la dégradation du TBH de l’amplificateur en puissance à 77GHzThis work concerned the study of reliability and low frequency noise of SiGe: C heterojunction bipolar transistors of BiCMOS9MW dedicated to millimeter-wave applications. A better understanding of the degradation physics of HBTs was presented in this report. So, the reverse, forward and mixed-mode polarization were characterized well and the associated degradation studied in detail by using an original approach of noise and reliability and powerful tools such as the TCAD simulations and the HICUM modelling. Then, acceleration factors of the base current degradation with stress time were extracted according and allowed us to propose new empirical models of life time for all these failure modes. Finally the introduction of design in reliability allowed to simulate for the first time the degradation of HBT on power amplifier at 77GHz
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Raoult, Jérémy. "Etude et modélisation de transistors bipolaires à hétérojonction SiGe : application à la conception d'oscillateurs radiofréquences intégrés." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0092/these.pdf.
Full textAbstract:
L'évolution croissante du marché des télécommunications et plus particulièrement des applications aux communications sans fils dans des bandes de fréquences de 900 MHz à 6 GHz entraîne une forte demande de fourniture de circuits intégrés. Notamment, la tendance actuelle est à l'augmentation du niveau d'intégration et à la diminution de la puissance consommée pour obtenir un terminal "bon marché" avec pour objectif l'augmentation de l'autonomie associée à des impératifs de mobilité. La technologie BICMOS répond parfaitement à ces besoins grâce à un compromis coût-performance très favorable. Dans ce contexte, le travail présenté dans ce mémoire est une contribution à la conception en technologie silicium d'oscillateurs locaux pour les applications radiofréquences. Via d'une part l'étude et la modélisation de transistors bipolaires à hétérojonction (TBH) Si/SiGe de la filière BiCMOS 6G 0. 35 æm de STMicroelectronics, et d'autre part l'optimisation d'un oscillateur contrôlé en tension fonctionnant à 5 GHz, ce travail est essentiellement axé sur l'étude des phénomènes de bruit électrique basse fréquence de TBH et sur leur conséquence pour la conception d'oscillateurs micro-ondes intégrésThe expanding telecommunication market including specifically the field of wireless communication ranging from 900 MHz to 6 GHz leads to constant evolution in integrated circuits supply. The present trend is to increase the integration level and to decrease the consumed power in order to firstly obtain a cheap terminal, and secondly reach a greater autonomy. The BOCMOS technology gives a perfect answer to these needs as it offers a very interesting compromise between cost and performance. In this context, our work contributes to improve the design of local silicon oscillators for radio frequency applications. In a first part, it focuses the charcterization and modelling of SiGe heterojunction bipolar transistors (HBT) from ST Microelectronics 0. 35 micrometer BICMOS 6G technology. In a second part, it aims at optimizing a 5 GHz voltage controlled oscillators. Our study focuses on HBTs low frequency noise and on their consequences for integrated microwave oscillators design
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Lijadi, Melania. "Transistors bipolaires à hétérojonction : développement d'une filière InP/GaAsSb pour applications ultra-rapides." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010627.
Full textAbstract:
Cette thèse est un des premiers travaux sur les transistors bipolaires à hétérojonction (TBH)de la filière InP ayant une base en GaAsSb. Une méthode de mesure précise des offsets deshétérojonctions de type II par électroluminescence, associée aux mesures électriques a permis de clarifier les conditions du transport électronique dans le système InP/GaAsSb et d'initier l'utilisation d'un émetteur en InGaAlAs. Deux briques technologiques spécifiques ont été développées : la gravure chimique sélective de InGaAlAs par rapport à GaAsSb et la réalisation de contacts ohmiques très faiblement résistifs sur p-GaAsSb. Ceci a permis l'assemblage d'un procédé de fabrication de TBH ultra-rapides dans cette filière. La faisabilité de ce procédé a été démontrée par la réalisation de TBH submicroniques ayant des fréquences ( fT ; fmax) de (155 ; 162) GHz. Son optimisation, protégée par deux brevets, montre des perspectives pour atteindre des fréquences ( fT ; fmax) de (380 ; 420) GHz.
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Si, Mahfoud Rachid. "Modélisation des transistors bipolaires à hétérojonction pour la réalisation de circuits monolithiques hyperfréquence." Mémoire, École de technologie supérieure, 2001. http://espace.etsmtl.ca/845/1/SI_MAHFOUD_Rachid.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la modélisation petit signal du transistor bipolaire à hétérojonction (HBT) de la filière GaInP/GaAs, ainsi que l'intégration du modèle dans un logiciel de CAO, tel que Advanced Design System (ADS). Le modèle développé est utilisé en vue de réalisation d'amplificateurs monolithiques.
Ces transistors sont des dispositifs semi-conducteurs relativement récents, qui offrent des performances remarquables dans les applications micro-ondes/millimétriques et les circuits numériques à très haute vitesse.
Pour pouvoir exploiter ces transistors, il faudrait développer des modèles équivalents et des méthodes d'extraction des paramètres de ces composants. Nous avons donc contribué au développement et à la programmation d'une nouvelle méthode analytique d'extraction de ces paramètres du (HBT). Cette procédure d'extraction utilise un ensemble d'expressions sans aucune approximation, dans ce sens on peut dire que cette méthode d'extraction est plus correcte. Cette étude à conduit a la validation du modele linéaire en la comparant aux résultats de mesures.
Dans ce mémoire, nous avons intégré un modèle linéaire dans un logiciel de CAO sous forme de modèle compilé, ainsi que la procédure à suivre pour concevoir ce modèle compilé appliqué au HBT, avec tous les paramètres qui le constituent.
Cette étude a conduit à la validation du modèle compilé en la comparant aux résultats de simulation du modèle petit signal du HBT.
Finalement, le nouveau modèle linéaire que nous avons développé est appliqué a la conception d'un amplificateur transimpédance, pour la réalisation d'un convertisseur optoélectronique.
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Jacob-Maneux, Cristell. "Etude des mécanismes de dégradation des transistors bipolaires à hétérojonction sur substrat GaAs." Bordeaux 1, 1998. http://www.theses.fr/1998BOR10509.
Full textAbstract:
Ces travaux presentent un protocole experimental specifique permettant d'evaluer la fiabilite des transistors bipolaires a heterojonction (tbh) sur substrat gaas. Il est base sur la separation des facteurs d'acceleration associes aux tests de vieillissement appliques a deux structures de test : les tbh et les structures tlm (transmission line model) representatives des couches d'emetteur, de base et de collecteur. L'identification des mecanismes de defaillance repose sur les outils de l'analyse physique : edx, meb et met. Pour ce dernier, nous avons developpe une nouvelle methode de preparation des echantillons. Trois filieres technologiques developpees par le cnet-france telecom ont ete etudiees, algaas/gaas double mesa, gainp/gaas autoalignee et gainp planar. Ces etudes ont mis en evidence deux mecanismes de degradation generiques : - la degradation de l'interface sin-gaas qui se traduit par l'augmentation des courants de fuite entre base et emetteur des tbh soumis a des contraintes combinees, electrique et thermique. - le decollement de l'empilement ge/mo/w du contact ohmique d'emetteur qui entraine la diminution des courants de base et de collecteur en regime de fonctionnement direct aux forts niveaux d'injection des tbh soumis a des contraintes, electrique et thermique. Par la simulation physique 2d, incluant le temps de relaxation de l'energie, l'analyse des mecanismes de defaillance des tbh a ete approfondie. Elle a permis d'identifier et de quantifier l'influence d'un parametre physique sur les caracteristiques electriques statiques du tbh.
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Tegegne, Zerihun. "SiGe/Si Microwave Photonic devices and Interconnects towards Silicon-based full Optical Links." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1070/document.
Full textAbstract:
Avec la croissance forte de ces dernières années des objets connectés les technologies de communication optique et radio voient davantage d’opportunités de s’associer et se combiner dans des technologies bas-couts Photoniques-Microondes (MWP). Les réseaux domestiques en sont un exemple. La bande millimétrique notamment, de 57GHz à 67GHz, est utilisé pour contenir les exigences des communications sans fils très haut-débit, néanmoins, la couverture de ces systèmes wireless est limitée en intérieur (indoor) essentiellement à une seule pièce, à la fois du fait de l’atténuation forte de l’atmosphère dans cette bande de fréquence, mais aussi de fait de l’absorption et de la réflexion des murs. Ainsi il nécessaire de déployer une infrastructure pour diffuser l’information au travers d’un système d’antennes distribuées. Les technologiques optiques et photoniques-microondes sont une des solutions envisagées. Les technologies MWP se sont également étendues et couvrent une gamme très large d’applications incluant les communications mobiles 5G, les analyses biomédicales, les communications courtes-distances (datacom), le traitement de signal par voie optique et les interconnexions dans les véhicules et aéronefs. Beaucoup de ces applications requièrent de la rapidité, de la bande-passante et une grande dynamique à la fois, en même temps de demander des dispositifs compacts, légers et à faible consommation. Le cout d’implémentation est de plus un critère essentiel à leur déploiement, en particulier dans l’environnement domestique ainsi que dans d’autres applications variées des technologies MWP.Ce travail de thèse vise ainsi le développement de composants photonique-microondes (MPW) intégrés en technologie BiCMOS ou Bipolaire SiGe/Si, à très bas coût, incluant les phototransistors bipolaires à hétérojonctions (HPT) SiGe/Si, les Diodes Electro-Luminescentes (LED) Si et SiGe, ainsi que l’intégration combinées des composants optoélectroniques et microondes, pour l’ensemble des applications impliquant des courtes longueurs d’ondes (de 750nm à 950nm typiquement).Ces travaux se concentrent ainsi sur les points suivants :La meilleure compréhension de phototransistors SiGe/Si latéraux et verticaux conçus dans une technologie HBT SiGe 80GHz de Telefunken GmbH. Nous traçons des conclusions sur les performances optimales du phototransistor. Les effets de photodétection du substrat et de la dispersion spatiale des flux de porteurs sont analysés expérimentalement. Cette étude aide à développer des règles de dessin pour améliorer les performances fréquentielles du phototransistor HPT pour les applications visées.Dans l’objectif de développer de futures interconnexions intra- et inter- puces, nous concevons des lignes de transmissions faibles-pertes et des guides d’ondes optiques polymères sur Silicium faible résistivité. Il s’agit d’une étape afin d’envisager des plateformes Silicium dans lesquelles les HPT SiGe pourront potentiellement être intégrés de manière performante à très bas coût avec d’autres structures telles que des lasers à émission par la surface (VCSEL), afin de construire un transpondeur optique complet sur une interface Silicium. Le polymère est utilisé comme une interface diélectrique entre les lignes de transmission et le substrat, pour les interconnexions électriques, et pour définir le gain du guide d’onde optique dans les interconnexions optiques.La conception, la fabrication et la caractérisation du premier lien photonique-microonde sur puce Silicium sont menées en se basant sur la même technologie HBT SiGe 80GHz de Telefunken dans la gamme de longueur d’onde 0,65µm-0,85µm. Ce lien optique complétement intégré combine des LEDS Silicium en régime d’avalanche (Si Av LED), des guides d’ondes optiques Nitrure et Silice ainsi qu’un phototransistor SiGe. Un tel dispositif pourrait permettre d’accueillir à l’avenir des communications sur-puce, de systèmes micro-fluidiques et des applications d’analyse biochimiquesWith the recent explosive growth of connected objects, for example in Home Area Networks, the wireless and optical communication technologies see more opportunity to merge with low cost MicroWave Photonic (MWP) technologies. Millimeter frequency band from 57GHz to 67GHz is used to accommodate the very high speed wireless data communication requirements. However, the coverage distance of these wireless systems is limited to few meters (10m). The propagation is then limiting to a single room mostly, due to both the high propagation attenuation of signals in this frequency range and to the wall absorption and reflections. Therefore, an infrastructure is needed to lead the signal to the distributed antennas configuration through MWP technology. Moreover, MWP technology has recently extended to address a considerable number of novel applications including 5G mobile communication, biomedical analysis, Datacom, optical signal processing and for interconnection in vehicles and airplanes. Many of these application areas also demand high speed, bandwidth and dynamic range at the same time they require devices that are small, light and low power consuming. Furthermore, implementation cost is a key consideration for the deployment of such MWP systems in home environment and various integrated MWP application.This PhD deals with very cheap, Bipolar or BiCMOS integrated SiGe/Si MWP devices such as SiGe HPTs, Si LEDs and SiGe LEDs, and focused on the combined integration of mm wave and optoelectronic devices for various applications involving short wavelength links (750nm to 950nm).This research focused on the study of the following points:The better understanding of vertical and lateral illuminated SiGe phototransistors designed in a 80 GHz Telefunken GmbH SiGe HBT technology. We draw conclusions on the optimal performances of the phototransistor. The light sensitive Si substrate and two-dimensional carrier flow effects on SiGe phototransistor performance are investigated. This study helps to derive design rules to improve frequency behavior of the HPT for the targeted applications.For future intra /inter chip hybrid interconnections, we design polymer based low loss microwave transmission lines and optical waveguides on low resistive silicon substrate. It is a step to envisage further Silicon based platforms where SiGe HPT could be integrated at ultra-low cost and high performances with other structures such high-speed VCSEL to build up a complete optical transceiver on a Silicon optical interposer. The polymer is used as dielectric interface between the line and the substrate for electrical interconnections and to design the core and cladding of the optical waveguide.The design, fabrication and characterization of the first on-chip microwave photonic links at mid infrared wavelength (0.65-0.85μm) based on 80 GHz Telefunken GmbH SiGe HBT technological processes. The full optical link combines Silicon Avalanche based Light Emitting Devices (Si Av LEDs), silicon nitride based waveguides and SiGe HPT. Such device could permit hosting microfluidic systems, on chip data communication and bio-chemical analysis applications
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Roux, Jean-Philippe. "Etude du bruit de fond dans les transistors bipolaires hyperfréquences à hétérojonction GaInP/GaAs." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30123.
Full textAbstract:
Le travail presente dans ce memoire porte sur l'etude et la modelisation du bruit de fond dans les transistors bipolaires a heterojonction (tbh) gainp/gaas. Dans une premiere partie, nous presentons un rappel sur les particularites physiques de l'heterojonction gainp/gaas en les comparant avec celles d'une structure plus classique: l'heterojonction gaalas/gaas. Apres avoir presente la structure epitaxiale du tbh gainp/gaas, nous exposons les caracteristiques electriques de nos composants en insistant plus particulierement sur les grandeurs influant sur le bruit electrique. La seconde partie de notre memoire porte sur les sources de bruit dans les quadripoles lineaires. Apres avoir rappele les outils mathematiques necessaires a l'etude du bruit, nous dressons le panorama des differentes sources de bruit presentes dans les materiaux semi-conducteurs. Nous rappelons ensuite les differentes techniques utilisees pour la mesure du bruit de fond dans les composants actifs. Le troisieme chapitre de notre travail est consacre a la mesure des sources de bruit dans une bande de frequence allant de 300 khz a plusieurs dizaines de mhz. A ce propos, nous decrivons le banc de caracterisation developpe par nos soins en detaillant la methodologie mise en uvre pour acceder aux parametres de bruit du composant. Nous presentons alors les resultats de caracterisations et de modelisation effectuees dans la gamme des frequences radio sur des tbh gainp/gaas en mettant en evidence l'influence des dimensions geometriques sur les performances en bruit. La derniere partie de notre memoire est consacree a l'etude des composants dans le domaine des frequences microondes jusqu'a 22 ghz. Une methode de determination originale des parametres electriques du schema equivalent petit signal du tbh est proposee, qui fait appel a la fois a la mesure des parametres dynamiques (parametres s) et des parametres de bruit
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Saleh, Alaa. "Caractérisation en impulsions étroites et modélisation de transistors bipolaires à hétérojonction en technologie InP." Limoges, 2009. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/d53675da-a4bd-4ac4-b56e-385b631394a2/blobholder:0/2009LIMO4044.pdf.
Full textAbstract:
Le premier chapitre propose une description des technologies de composants semi-conducteurs rapides puis s'oriente vers une description plus détaillée de la technologie TBH InP/InGaAs de Alcatel Thales 3-5 Lab utilisée au cours de ces travaux. Le deuxième chapitre est consacré à la description d'un banc de mesure développé à Xlim au cours de cette thèse. Ce banc permet la caractérisation petit signal paramètres [S] jusqu'à une fréquence de 65 Ghz, des caractérisations en fort signal sont également montrées, des mesures de type I/V en impulsions très étroites de 40 ns qui offrent de réelles potentialités pour la caractérisation électrothermique de transistors. La modélisation de TBH InP/InGaAs et quelques étapes de validation du modèle électrothermique est donnée. Le troisième chapitre propose des simulations de principe d'une fonction échantillonneur bloqueur pour montrer l'application possible de l'utilisation de ce modèleThe first chapter gives a general description of fast semiconductor devices. Hereon a detailed description of the HBT InP/InGaAs of Alcatel Thales 3-5 Lab used in this work, is given. The second chapter focuses on the description of a test bench developed at Xlim during the thesis. It allows a small signal characterization up to 65 GHz, as well as large signal characterization. The originality of this work is the narrow pulses (40 ns) characterization method, which is very useful for electrothermal modelling. This chapter describes also the model extraction procedure and some steps of validation of the electrothermal model through a pulsed measurement of a current mirror and by time domain waveforms measurements at the transistor ports. In order to show possible use of the electro model the third chapter propose a simulation of a track and hold circuit. Narrow pulses characterization and modelling of hetero junction bipolar transistors in InP technology
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Blayac, Sylvain. "Transistor bipolaire à double hétérojonction InP/GalnAs pour circuits de communications optiques à très haut débit." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20039.
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Girardot, Arnaud. "Conception de transistors bipolaires à double hétérojonction GaInP/GaAs en topologie collecteur en haut pour l'amplification très forte puissance." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2001/50376-2001-315.pdf.
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Baratte, Hervé. "Technologie bipolaire hétérojonction AlGaAs/GaAs pour circuits intégrés." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112012.
Full textAbstract:
Un modèle analytique proche de la réalité permet de réaliser une structure optimale et de corréler les performances et les paramètres. La séquence de croissance épitaxique est compliquée par la présence des deux hétérojonctions différentes algaas/gaas et gaas/algaas et de deux types de dopants, le silicium pour le type n et le béryllium pour le type p. Un recuit rapide assure un bon rendement d'activation tout en limitant la diffusion des dopants. La double hétérostructure à jonctions progressives obtenue par implantation d'ions convient aux circuits intègres. On prévoit une grande rapidité et une grande densité d'intégration pour les montages j**(2),l (à injection intégrée) et ecl (à émetteur commun). Le transistor bipolaire a hétérojonction convient également dans des applications linéairesThe good injection properties of the heterojunction bipolar transistor allow predicting very high frequency performance of the device. An ion-implanted double hétérostructure with graded junctions is well adapted for integrated circuits application. An analytic model, close to reality, helps calibrate an optimized structure. It is also a convenient tool to correlate observed performance to the device internal structure. The epitaxial growth sequence is rather complicated because of the presence of two different heterojunctions (AlGaAs/GaAs and GaAs/AlGaAs) and of two types of dopants (Silicium for n-type and Beryllium for p-type). Thanks to a GaAs none intentionally doped interfacial layer, recombination effects in the junctions are greatly reduced. Then, a rapid thermal annealing treatment of the implanted devices proves to be a suitable method to achieve good activation efficiency while limiting dopants diffusion inside the structure. Further integration of such a device is then analyzed. Very high speed and high density of integration are predicted for future I²L or ELC bipolar heterostructures. The HBT (Heterojunction Bipolar Transistor) is also well adapted for linear application
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Dhondt, François. "Modélisation électrothermique des Transistors Bipolaires à Hétérojonction (TBH) pour les applications de puissance à haut rendement en bande X." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10100.
Full textAbstract:
De part leur forte densité de puissance potentielle (10 w/mm contre 1 à 2w/mm pour les HEMT), les transistors bipolaires a hétérojonction (TBH) sont des composants de choix pour les applications monolithiques de forte puissance et à haut rendement. Cependant leur loi d'injection spécifique et la mauvaise conductivité thermique de l'AsGa les prédispose à des phénomènes d'emballement thermiques nuisibles pour leur fiabilité et leur niveau de performances. Les solutions mises en oeuvre pour stabiliser thermiquement les TBH (drain thermique, résistance de ballast) induisent des éléments parasites néfastes au comportement hyperfréquence du transistor. Notre travail a donc consisté dans le développement d'un modèle global de TBH multidoigts permettant une approche autocohérente des phénomènes électriques et thermiques. Pour cela, partant de modèle physiques non-stationnaires 1d et 2d de TBH nous extrayons les modèles électriques intrinsèques de transistor monodoigt paramètres en température pour chaque point de fonctionnement. Les éléments extrinsèques et les liaisons électriques entre les différents doigts sont caractérisés par des simulations électromagnétiques 3d. Enfin, une solution numérique non-linéaire de l'équation de la chaleur (3d régime établi, 2d en régime transitoire) couplée de façon autocoherente aux modèles électriques par une procédure d'équilibrage thermique permet une détermination réaliste des performances hyperfréquences de TBH multidoigts avec prise en compte des effets thermiques doigt a doigt.
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Peyretaillade, Thierry. "Modélisation électrothermique des transistors bipolaires à hétérojonction : Application à la conception non linéaire d'amplificateurs de puissance à haut rendement." Limoges, 1997. http://www.theses.fr/1997LIMO0026.
Full textAbstract:
Ce travail, propose par le c. N. E. S. , rentre dans le contexte d'une action r&d destinee a demontrer les potentialites offertes par le tbh. Dans le but de concevoir des amplificateurs de puissance a haut rendement en technologie m. M. I. C. , un modele non lineaire electrothermique du tbh a ete developpe. La determination de ce modele repose sur une caracterisation impulsionnelle du transistor permettant d'obtenir les evolutions non lineaires de ses caracteristiques electriques en fonction de la temperature de jonction. Un modele non lineaire electrothermique de tbh tenant compte des effets non quasi statiques du transistor a ete determine. Apres une validation du modele sur differents echantillons et sur la conception d'un amplificateur de puissance a haut rendement de type classe f en bande s, nous avons etudie le phenomene d'instabilite thermique (effet crunch) apparaissant dans les transistors multidoigts. Finalement, la conception non lineaire d'amplificateurs de puissance a haut rendement en bande x est etudiee. Cette etude a ete integralement conduite a partir de l'utilisation conjointe du modele non lineaire et des logiciels de c. A. O. La qualite des resultats obtenus des la premiere fabrication, valide le modele developpe et temoigne de l'efficacite de la methodologie de conception employee.
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Pérez, Marie Anne. "Modèle électrothermique distribué de transistor bipolaire à hétérojonction : application à la conception non linéaire d'amplificateurs de puissance optimisés en température." Limoges, 1998. http://www.theses.fr/1998LIMO0029.
Full textAbstract:
Ce travail constitue une nouvelle approche sur la modelisation de transistors bipolaires a heterojonction et son utilisation pour la conception non lineaire d'amplificateurs de puissance a haut rendement. Un recapitulatif de la technique de modelisation de tbh developpee a l'ircom est expose. La nouvelle approche concerne la distribution thermique du modele et sa validation en petit signal. Cette distribution thermique nous a permis d'etudier le phenomene de crunch present dans les tbh multidoigts. Nous avons pu simuler les consequences du crunch en comportement statique et dynamique. Ce modele de tbh nous a aussi permis d'aborder une conception d'amplificateur de puissance optimise en temperature. Un amplificateur en bande x a ete concu et realise. Une analyse de stabilite a ete utilisee pour predire les problemes d'oscillations. Les mesures en boitier de cet amplificateur en petit signal et en puissance nous permettent de valider la methodologie de conception ainsi que le modele electrothermique utilise.