Une chaîne d'approvisionnement européenne en électronique spatiale haute puissance
Les dispositifs de puissance hyperfréquences à base de GaN ont émergé comme une technologie adaptée pour un fonctionnement fiable dans les conditions hostiles de l'environnement spatial. Le SiC semi-isolant est le substrat le plus adapté pour ces dispositifs, qui sont difficiles à réaliser avec d'autres matériaux semi-conducteurs. En l'absence de capacité industrielle à ce jour permettant d'assurer la production de substrats SiC, l'Agence spatiale européenne (ASE) dépend des États-Unis pour la fourniture de composants et de systèmes à base de GaN. L'UE a financé le projet EUSIC (High quality European GaN-wafer on SiC substrates for space applications) pour une durée de trois ans avec l'objectif de créer une chaîne d'approvisionnement en technologies GaN purement européenne. Dans le cadre de ce projet, des chercheurs ont développé des procédés de production de substrats SiC de 3 pouces semi-isolants de haute qualité, supérieurs à ceux qui sont importés de sources non-européennes. Le projet EUSIC a rassemblé toutes les différentes parties de la chaîne d'approvisionnement, un fabricant de substrat, des chambres de développement épitaxial et une fonderie de circuits intégrés monolithiques hyperfréquences. Le caractère collaboratif du projet a permis d'accélérer les activités de développement, notamment la croissance des cristaux, le découpage, la croissance épitaxiale et l'intégration des composants de transistors. Un transistor à haute mobilité électronique a finalement été assemblé par dépôt en phase de vapeur par procédé chimique organométallique sur des substrats SiC semi-isolants développés en Europe. La structure consistait en un tampon isolant et une couche barrière d'une épaisseur de 22 nm composée à 18 % d'aluminium et 82 % de gallium, ainsi qu'une couche supérieure de GaN d'une épaisseur de 3 nm. De nombreux tests de propriétés électriques, morphologiques et structurelles ont confirmé la très bonne qualité des substrats semi-isolants SiC de 3 pouces, par rapport aux substrats SiC de 3 pouces du banc d'essai. Les paramètres de puissance de sortie de transistor des dispositifs sur substrats SiC se sont également avérés supérieurs à ceux produits sur des substrats de référence du commerce. La nouvelle chaîne d'approvisionnement en circuits intégrés fabriqués en utilisant des substrats GaN et SiC devrait susciter des innovations dans les systèmes fabriqués en Europe pour les satellites de communications et de télédétection. Le travail conduit dans le cadre du projet EUSIC renforcera par conséquent la position de l'Europe dans le domaine de la recherche et de l'innovation.
Mots‑clés
Nitrure de gallium, applications spatiales, substrats de SiC, transistors, EUSIC, semi-isolant
