Nouvelles filière de composants GaN

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Dans un contexte actuel où l'énergie électrique joue un rôle de plus en plus important dans le mix énergétique en raison de l'utilisation mondiale croissante des énergies renouvelables, le marché des composants microélectronique est en augmentation constante tant en taille qu'en complexité afin de répondre aux besoins actuels et futures. Ce marché est largement dominé par la technologie Silicium du fait de son bas coût et de sa grande maturité. Cependant, cette technologie ne permet d'offrir qu'un compromis limité entre encombrement, efficacité énergétique et fiabilité. Alors que des technologies émergentes demandent des solutions technologiques de plus en plus performantes, il apparaît alors crucial de repousser ces limites pour pouvoir répondre à ces changements technologiques en faisant appel à des approches alternatives. Une solution prometteuse réside dans l'utilisation du semi-conducteur Nitrure de Gallium (GaN) bien supérieur en termes de mobilité électronique et de tension de claquage. La technologie GaN est actuellement utilisée dans des applications jusqu'à 650 V avec des transistors à haute mobilité électronique (HEMTs) et à topologie horizontale crue sur substrat porteur constitué de matériaux autres que le GaN. Bien que la technologie GaN HEMT offre des performances impressionnantes, la pleine potentialité de ce matériau n'est pas entièrement exploitée du fait des limitations venant de la croissance sur substrat porteur. Cependant, des progrès récents en science des matériaux permettent d'envisager la fabrication de substrats GaN à coûts raisonnables. Ainsi, dans ce projet, on va surmonter les limitations actuelles des composants latéraux à base de GaN en utilisant une approche de croissance homo-epitaxiale sur substrat GaN. En effet, des travaux précédents publiés dans la littérature ont mis en valeur le gain de performance important en terme de densité de puissance en utilisant l'architecture verticale d'un composant GaN fabriqué sur substrat massif. Plus encore, l'idée déterminante de ce programme est la combinaison sur la même puce de 5 types de composants en utilisant la même technologie de fabrication, à savoir, le HEMTs, le transistor vertical type (FET), le transistor vertical type bipolaire, la diode Schottky et la diode PN. Ainsi, cette proposition de projet se distingue des travaux précédents par le fait que, pour la première fois, nous démontrerons l'intégration monolithique de tous ces 5 composants sur la même puce. Ce défi technologique représentera donc une avancée majeure qui est cependant tout à fait réalisable grâce aux infrastructures disponibles à l'université de Sherbrooke et à l'expertise développée au sein du groupe de recherche du professeur Maher.