Développement d’un procédé de gravure et de métallisation de vias face arrière d’un substrat de silicium destinés à la fabrication de transistors de puissance GaN

Abstract

Les transistors à base de nitrure de gallium (GaN) sur substrat de silicium connaissent un engouement croissant. Les propriétés électriques exceptionnelles de ce semiconducteur permettent de l’utiliser pour des applications de puissance en RF et en électronique de puissance en commutation. Cependant, cette technologie présente deux inconvénients majeurs. En effet, cette frénésie pourrait très vite être limitée d’une part, lors de la miniaturisation des circuits électroniques par connexions filaires des transistors GaN, et d’autre part, aux effets d’autoéchauffement lesquels dégradent fortement les propriétés de transport des électrons et donc la puissance à délivrer. Il est proposé dans ces travaux d’utiliser des vias trous (TSV) pour palier simultanément à ces deux inconvénients majeurs et ainsi améliorer les performances et la fiabilité des circuits à base de GaN. La technique la plus mature adaptée au procédé technologique utilisé actuellement pour réaliser un transistor GaN, consiste à réaliser des connexions verticales au moyen de gravures plasma dans le substrat de silicium Ces derniers permettent de respecter des rapports d’aspect (taille et forme du motif à graver sur la hauteur à graver) les plus adéquats possibles. L’objectif de ces travaux est de développer un procédé de gravure de TSV adapté au procédé de fabrication d’un transistor GaN sur substrat de silicium et qui réponde à un cahier des charges très précis (angle d’ouverture des vias, nature des motifs, profondeur, rapport d’aspect…). Après une phase d’optimisation du procédé, ces travaux s’achèvent par la pré-métallisation et le remplissage sans défaut de ces TSV par électroplaquage de cuivre. Ces résultats constituent une première pour l’équipe et se poursuivront pour l’adapter aux MMICs GaN.