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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée de l’article E1425 intitulé « MMIC – Évolution et technologie » paru en 2004, rédigé par Christian RUMELHARD.
RÉSUMÉ
Depuis l'apparition des premiers circuits MMICs (Monolithic Microwave Integrated Circuits ou circuit intégré monolithique hyperfréquence), en 1975, cette technologie n'a cessé d'évoluer et a maintenant de nombreuses applications. Cet article présente les performances, technologies et outils de conception de ces circuits. Puis il détaille plus particulièrement les procédés et étapes technologiques tant pour les filières III-V que Silicium.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Christian RUMELHARD : Professeur au Conservatoire national des arts et métiers - Laboratoire de physique des composants électroniques
INTRODUCTION
La première réalisation de circuits intégrés monolithiques analogiques micro-ondes (en anglais « Monolithic Microwave Integrated Circuits » MMIC) en 1975 a ouvert un nouveau domaine qui n’a cessé d’évoluer. Alors que son développement a d’abord été entraîné par des applications militaires, la plupart des applications sont maintenant civiles : soit des applications pour le grand public telles que les radiocommunications terrestres, soit des applications à hautes performances comme dans les répéteurs micro-ondes à bord de satellites. Cette évolution est rappelée dans la première partie de l’article. Une seconde partie est consacrée à la description rapide de la technologie. Cette description est destinée à faire comprendre les techniques de base qui sont employées et elle devrait permettre à des concepteurs de circuits de mieux saisir l’origine des variations statistiques des performances électriques inévitables et qui devront absolument être prises en compte dans la conception des circuits monolithiques.
Cette étude des circuits intégrés monolithiques micro-ondes se compose de plusieurs articles :
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- Version courante de avr. 2016 par Gilles DAMBRINE, Didier BELOT, Pascal CHEVALIER
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2. Technologie des MMIC
L’objectif de cette présentation est de donner à un concepteur de circuits intégrés monolithiques micro-ondes les informations nécessaires pour comprendre l’origine des dispersions technologiques. Ces dispersions sont inhérentes à l’état d’un process à un moment donné et ne pourront en général pas être diminuées.
Ce paragraphe se rapporte à une technologie de MMIC sur GaAs à base de transistors à effet de champ. Cette technologie a été développée dans la partie arséniure de gallium d’un département Composants spécifiques de Thomson-CSF (maintenant Thales). Cependant, à chaque fois que cela sera possible, des indications seront données sur d’autres technologies. Cette partie ne prétend donc pas avoir un caractère exhaustif. En particulier, aucune indication n’est donnée sur les process de technologies de transistors bipolaires à hétérojonction qui diffèrent sur plusieurs points des technologies pour les transistors à effet de champ. Toutes les descriptions de process ne sont données qu’à titre d’exemple.
La description des motifs de test de la technologie doit permettre de mieux comprendre les informations qui peuvent en être extraites et qui peuvent servir de base de dialogue avec les fondeurs de circuits intégrés monolithiques micro-ondes.
La description des différentes étapes d’une technologie devrait aussi conduire le concepteur de circuits à mieux comprendre l’origine des règles de conception technologiques qui peuvent varier d’une fonderie à l’autre et qui devront être respectées pour aboutir à un circuit donnant les performances attendues.
2.1 Principaux procédés technologiques
Partant d’un semi-conducteur monocristallin, des couches actives sont réalisées par implantation de dopants dans le substrat ou par épitaxie de semi-conducteur plus ou moins dopé. Le process technologique consiste ensuite à déposer successivement un certain nombre de couches de métaux ou de diélectriques ayant des formes déterminées pour élaborer des composants passifs ou actifs ou des interconnexions. Le transfert d’un dessin sous forme d’un dépôt peut se faire par deux procédés lithographiques distincts qui sont le lift off ou la gravure. Un certain nombre de motifs spécifiques aux circuits micro-ondes, tels que les grilles très courtes des transistors à effet de champ, les ponts...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PENGELLY (R.S.) - Broad band lumped element X-band GaAs FET amplifiers (Amplificateurs à FET GaAs à large bande et constitué d’éléments localisés) - , Proceedings of 5th European Microwave Conference, Sept. 1975, p. 301-305.
-
(2) - SZE (S.M.) - Semiconductor Devices Physics and Technology (Physique et Technologie des Composants à Semi-conducteurs) - , John Wiley and Sons, 1985.
-
(3) - WILLIAMS (R.) - Modern GaAs Processing Methods (Méthodes modernes pour le process de GaAs) - , Artech House, 1990.
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