Transistor Bipolaire à Hététrojonction GaInAs/InP pour circuits ultra-rapides : structure, fabrication et caractérisation

THE DEVELOPPEMENT OF OPTICAL NETWORKS IN THE LAST DECADE HAS MADE POSSIBLE THE STRONG INCREASE IN WORLWIDE TELECOMUNICATIONS. PROCESSING OF HIGH-BITRATES SIGNALS (ABOVE 40 GB/S) AT FIBER INPUT AND OUTPUT REQUIRES NUMERICAL CIRCUITS WORKING VERY HIGH FREQUENCIES, AND THUS BASED ON VARY FAST ELECTRONICS DEVICES WITH CUTOFF FREQUENCIES OF 150 GHZ OR MORE. III-V SEMICONCTOR MATERIALS HAVE REMARKABLE PHYSICAL PROPERTIES, MAKING INP BASE HBT ONE OF THE FASTEST TRANSITOR AVAILABLE AT THIS TIME. THIS DEVICE ALLOWS DESIGN OF CIRCUITS WORKING AT THE VERY HIGH FREQUENCIES REQUIRED IN OPTICAL COMMUNICATIONS APPLICATIONS. FABRICATION OF GAINAS/INP HBT INVOLVES A LARGE NUMBER OF DESIGN AND PROCESSING STEPS (EPITAXIAL GROWTH, CLEANROOM PROCESSING, CARACTERISATION,...), AND REQUIERS UNDERSTANDING OF VARIOUS PHYSICAL EFFECTS DETERMINING THE DEVICE BEHAVIOR. IN THIS WORK, WE STUDY THE MAIN PHYSICAL EFFECTS INVOLVED IN HBT BEHAVIOR, AND WE CARRY OUT OPTIMISATION OF THE DEVICE.L'ESSOR DES TÉLÉCOMMUNICATIONS À L'ÉCHELLE MONDIALE QU'A CONNU LA FIN DU XXÈME SIÈCLE A ÉTÉ RENDU POSSIBLE PAR L'EXISTENCE DE RÉSEAUX À BASE DE FIBRES OPTIQUES, CAPABLES DE TRANSMETTRE DES FLUX DE DONNÉES IMPORTANTS SUR DE LONGUES DISTANCES. LA GESTION DE CES IMPORTANTS FLUX D'INFORMATION EN AMONT ET EN AVAL DE LA FIBRE REQUIERT DES CIRCUITS ÉLECTRONIQUES NUMÉRIQUES ET ANALOGIQUES TRAITANT DES DÉBITS DE DONNÉES SUPÉRIEURS À 40GB/S, CE QUI IMPLIQUE L'UTILISATION DE COMPOSANTS TRÈS RAPIDES, AVEC DES FRÉQUENCES DE TRANSITION AU-DELÀ DE 150GHZ. GRÂCE AUX REMARQUABLES PROPRIÉTÉS DE LA FAMILLE DE MATÉRIAUX III-V EN TERMES DE TRANSPORT ÉLECTRIQUE, LE TRANSISTOR BIPOLAIRE À HÉTÉROJONCTION GAINAS/INP SE CLASSE COMME L'UN DES TRANSISTORS LES PLUS RAPIDES ACTUELLEMENT, ET PERMET LA RÉALISATION DE TELS CIRCUITS OPÉRATIONNELS À TRÈS HAUTE FRÉQUENCE. LA MISE EN PLACE D'UNE FILIÈRE COMPLÈTE DE FABRICATION DE CIRCUITS À BASE DE TBH NÉCESSITE QUE SOIT MAÎTRISÉ UN GRAND NOMBRE D'ÉTAPES. UN CERTAIN NOMBRE D'ENTRE ELLES TOUCHE DIRECTEMENT AU COMPOSANT: CONCEPTION, ÉPITAXIE, FABRICATION TECHNOLOGIQUE, CARACTÉRISATION... A CES ÉTAPES DOIT ÊTRE AJOUTÉE UNE CERTAINE COMPRÉHENSION DES PHÉNOMÈNES PHYSIQUES INTERVENANT DANS LE DISPOSITIF. DANS CE TRAVAIL DE THÈSE, LES PROBLÉMATIQUES LIÉES À L'OPTIMISATION DU TBH GAINAS/INP, AINSI QUE CERTAINES QUESTIONS RELATIVES AUX MÉCANISMES PHYSIQUES MIS EN JEU SONT PRÉSENTÉES