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Des chercheurs européens font avancer la technologie des semi-conducteurs

Les Européens continuent de s'attaquer à la difficulté de faire fonctionner à très haute fréquence les circuits intégrés destinés aux communications, à l'imagerie et au radar. C'est le cas du centre Interuniversitair Micro-Electronica Centrum Vzw (imec) en Belgique, qui a réce...

Les Européens continuent de s'attaquer à la difficulté de faire fonctionner à très haute fréquence les circuits intégrés destinés aux communications, à l'imagerie et au radar. C'est le cas du centre Interuniversitair Micro-Electronica Centrum Vzw (imec) en Belgique, qui a récemment présenté son concept «fT/fMAX 245/450 GHz SiGe:C» de transistor bipolaire à hétérojonction (TBH). Ce composant sophistiqué facilitera l'utilisation de futurs circuits basse consommation à ondes millimétriques, produits en masse en vue d'être utilisés dans les radars pour automobiles. L'étude était partiellement financée par le projet DOTFIVE («Towards 0.5 terahertz silicon/germanium hetero-junction bipolar technology»), qui a reçu 9,7 millions d'euros au titre du thème «Technologies de l'information et de la communication» (TIC) du septième programme-cadre (7e PC) de l'UE. Les composants de type TBH contribuent à faire atteindre la bande térahertz (THz) par les circuits en silicium générant des ondes millimétriques. Ils serviront dans des systèmes d'imagerie plus perfectionnés pour la sécurité, la médecine et la science. L'équipe du projet souligne que les composants TBH sont très rapides et disposent d'une architecture auto-alignée au niveau de l'émetteur, de la base et du collecteur. Ils peuvent ainsi utiliser un profil optimisé pour le dopage du collecteur. Les TBH SiGe:C diffèrent de la technologie III-V en ce qu'ils associent une haute densité avec une intégration à faible coût. Ils conviennent donc mieux aux systèmes grand public. Les chercheurs du groupe imec signalent en outre que de tels composants très rapides peuvent conduire à de nouvelles utilisations. Ils peuvent fonctionner à de très hautes fréquences tout en dégageant peu de chaleur, dans des cas qui exigent un traitement à moindre impact, avec des variations de tension et de température à des fréquences inférieures, conduisant à des circuits plus fiables. Cependant, il faut améliorer les performances des TBH SiGe:C pour atteindre les très hautes fréquences souhaitées. La principale stratégie dans ce but est de faire appel à des profils minces de dopage pour le sous-collecteur. Classiquement, ce dopage est mis en place au début du processus et il subit donc la totalité des traitements thermiques. Ceci rend difficile de positionner avec exactitude le collecteur enfoui dans la masse du composant. Les chercheurs de l'imec soulignent que le dopage in situ à l'arsenic, lors de la croissance simultanée de la colonne du sous-collecteur et de la base SiGe:C, leur a permis d'intégrer au collecteur une mince région à faible dopage, bien contrôlée et proche de la base, avec une transition brusque au collecteur fortement dopé, sans compliquer davantage le processus. Cette méthode a notablement amélioré les performances des composants TBH: les chercheurs ont obtenu des fréquences dépassant les 450 GHz en crête, avec une tension initiale élevé, 1,7V de tension de claquage émetteur-base avec collecteur ouvert, et une transition rapide de la saturation de la région active dans la courbe de sortie Ic/Vce. Les chercheurs ont constaté que la valeur de la capacitance collecteur-base n'augmentait que peu, bien qu'ils aient largement forcé sur le profil de dopage du sous-collecteur. Le gain en courant est bien défini, en moyenne autour de 400; et l'effet tunnel entre l'émetteur et la base, bien que visible pour des Vbe faibles, reste également limité. Le projet DOTFIVE est conduit par le groupe STMicroelectronics SA en France. Il a regroupé des chercheurs et des entreprises de Belgique, Allemagne, France et Italie.Pour plus d'informations, consulter: imec: http://www2.imec.be/be_en/home.html Projet DOTFIVE: http://www.dotfive.eu/

Pays

Belgique