Soutenance de thèse sur Chateau Gombert - Lucas ANTUNES (Polytech Lab, ST)
A 10h au Batiment CMI de Polytech marseille,Technopole Chateau-Gombert
Lucas ANTUNES
Optimisation des dispositifs de commutation RFSOI pour technologies Haute Performance : optimisation des procédés de fabrication et étude des mécanismes physiques impliqués
Devant le jury, composé de :
Panagiota MORFOULI, Professeure, Université Grenoble Alpes Présidente
Francis BALESTRA, DR1, Université Grenoble Alpes Rapporteur
Marc BOCQUET, Professeur, Aix-Marseille Université Rapporteur
Pascal MASSON, Professeur, Université Cote d’Azur Directeur
Julien AMOUROUX, Dr, STMicroelectronics Co-Directeur
L’optimisation des performances des dispositifs de commutation RF s’est révélée être un enjeu central pour les générations actuelles et futures des technologies de communication 5G. Dans ce contexte, les travaux ont porté sur l’un des principaux verrous technologiques : la maîtrise du compromis entre une résistance à l’état passant (Ron) minimale, un couplage capacitif à l’état bloqué (𝐶off) le plus faible possible, et une tenue en puissance élevée (𝑉𝑚𝑎𝑥 > 4 V), condition essentielle pour garantir l’intégrité spectrale (notamment des harmoniques H2 et H3) sous fortes puissances RF.
L’objectif principal a été d’étudier expérimentalement le compromis Ron·𝐶off (𝑉𝑚𝑎𝑥), à travers une approche croisée entre mesures RF et caractérisations électriques en régime DC sur structures dédiées. L’ensemble des paramètres physiques (longueur et recouvrement de grille, contrainte mécanique dans le canal, profils de dopants, etc.) et électriques (courants de fuite, mécanismes de type GIDL, mobilité, BVDSS, etc.) ont été identifiés et analysés afin de mieux comprendre leur impact sur les performances RF finales.
Le travail s’est déroulé au sein d’équipes pluridisciplinaires mêlant conception, technologie et caractérisation, permettant une approche complète allant de la simulation électrique à la fabrication de dispositifs sur silicium. Après une phase initiale d’analyse bibliographique et d’interprétation des résultats exploratoires du programme, des simulations avancées ont permis de cartographier les comportements attendus. Des dispositifs expérimentaux ont ensuite été fabriqués à l’aide de nouvelles briques technologiques, puis caractérisés en détail. Parmi ces innovations, l’intégration de grilles à encoches formées par gravure isotropique du polysilicium s’est avérée particulièrement prometteuse : cette approche permet de réduire significativement les longueurs de recouvrement grille-source/drain ainsi que le 𝐶off, tout en maintenant de bonnes performances en conduction.
Les résultats obtenus ont permis de proposer des pistes d’optimisation pour améliorer le compromis Ron·𝐶off tout en assurant un 𝑉𝑚𝑎𝑥 élevé, ouvrant ainsi la voie à des commutateurs RF plus performants pour les futures générations de circuits de communication. Ces résultats constituent une avancée majeure pour le développement de technologies RF adaptées aux exigences croissantes de la 5G et au-delà.