Conception d'un transistor vertical à base de Nitrure de Gallium

Le nitrure de gallium (GaN) est un semi-conducteur devenu suffisamment mature en termes de qualité du matériau et des procédés technologiques pour être utilisé dans des applications en (opto-)électronique. Ses propriétés physico-chimiques exceptionnelles, comme sa large bande interdite et sa grande vitesse de dérive, en fond un candidat de choix particulièrement adapté pour des dispositifs en électronique de puissance. À ce jour, plusieurs technologies bénéficient des performances du GaN via des transistors à effet de champ comme ceux à grille isolée sur une hétérostructure spécifique (MOS)HEMTs (High electron mobility transistors). Cependant, le fonctionnement latéral de ces (MOS)HEMTs présente deux inconvénients majeurs : la présence d’un courant de fuite en surface causé par un fort champ électrique et un auto-échauffement marqué du au fait que le courant traverse un canal confiné en 2 dimensions. De nouvelles structures de type MOSVFET (Metal-oxide-semiconductor vertical field-effect-transistor) ont été proposées pour contourner ces inconvénients en plaçant le drain face arrière du dispositif de manière à imposer une conduction verticale. De par leurs résultats des plus prometteurs en tension seuil, en tension de claquage et en résistance à l'état passant, les études sur ces structures intéressent davantage la communauté scientifique même si la technologie est encore en cours de développement et d’optimisation. L’objectif de ce projet est de concevoir et simuler un transistor vertical à base de GaN de type MOSVFET à accumulation (sans l’ajout de zones p-GaN) en faisant varier différents paramètres (dimensions, dopages et topologie) afin d'optimiser ses performances