Réalisation d'un transistor à effet de champ à grille isolée sur arséniure de gallium

Abstract

Ce travail porte sur un nouveau diélectrique utilisé sur l'arséniure de gallium (GaAs) pour réaliser des transistors à effet de champ à grille isolée (Métal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor, MISFET). Ce diélectrique est de l'aluminium-arséniure de gallium (Al[indice inférieur x]Ga[indice inférieur 1-x]As) obtenu par pyrolyse d'organométalliques en phase vapeur (Metalorganic Chemical Vapor Déposition, MOCVD) à basse pression et basse température. Ce diélectrique se distingue principalement par un contenu en aluminium inférieur à 10 % atomique et par un dopage à l'oxygène à environ 1x10[indice supérieur 16] cm[indice supérieur -3] qui lui procure un caractère résistif. Les conditions de croissance du réacteur MOCVD utilisé se démarquent quant à elles par une basse pression (<10 Torr) et une basse température (T<600°C). L'interface GaAs/Al[indice inférieur x]GA[indice inférieur 1-x]As obtenue est de très bonne qualité puisque celle-ci ne quitte jamais l'atmosphère contrôlée de la chambre du réacteur. En effet, l'épitaxie de la couche de Al[indice inférieur x]Ga[indice inférieur 1-x]As est réalisée immédiatement à la suite de la croissance du substrat de GaAs lui même. Ce mémoire présentera des condensateurs et transistors fabriqués avec ce diélectrique montrant un niveau de Fermi libre qui permet l'obtention d’une forte inversion et donc, de dispositifs à enrichissement. La densité d'états à l'interface est aussi faible que 5x10[indice supérieur 10] cm[indice supérieur -2] et la résistivité de la couche est modérée à 10[indice supérieur 11] Ω-cm avec un champ électrique maximal d'au moins 10[indice supérieur 7] V/cm. Ce travail peut donc être vu comme une solution à la trop grande consommation d'énergie des transistors de GaAs sans diélectrique et vise donc l'amélioration tant des applications numériques à haute vitesse que des dispositifs optoélectroniques intégrés.