Description topologique

Un composant a été décapsulé de manière à découvrir la puce et permettre son observation. La décapsulation consiste à chauer le composant à 200°C sur une plaque chauante de manière à ramollir la colle entre le capot et l'embase du boitier. Ensuite, le capot est retiré à l'aide d'une pince. Des vues du composant sont présentées ci-dessous en observation en microscopie optique et au Microscope Électronique à Balayage (MEB) (gures2.4et2.5).

Les dimensions de la puce sont d'environ 2.3x1 mm. Des ponts de source recouvrent la quasi-totalité de la surface active, rendant presque impossible une observation en photoé-mission par la face avant. En eet, la métallisation empêche la lumière visible de passer. Il serait donc nécessaire d'enlever les ponts de source longs de 250 µm an de dégager un

Figure 2.4  Image optique du

composant décapsulé ^{Figure 2.5  Image MEB du com-}posant décapsulé

doigt de grille pour l'observer. Cependant, les dimensions à retirer sont telles que cela rend l'observation complète du composant en face avant très dicile.

Le transistor est constitué de 4x8 doigts de grille faisant 250 µm de largeur en structure interdigitée (développement de grille total de 8 mm). Chaque groupe de 8 doigts de grille est donc relié à un contact, lui-même en connexion vers la patte de grille par un l de bonding. Les doigts de drain sont reliés à leur patte de la même façon, de l'autre côté de la puce. Le contact de source est reporté via les ponts à air puis à ses plots de part et d'autre de la puce. Le contact se retrouve en face arrière par les vias métallisés.

De manière à obtenir plus de détails sur la topologie de la surface active, le composant est usiné à l'aide d'un FIB (Focused Ion Beam) an d'enlever une partie du pont de source sur un doigt (gure 2.6).

Il est ainsi possible d'avoir accès à une coupe transversale du composant (gure 2.7). L'électrode de grille est visible ainsi que la plaque de champ reliée à la source, qui la recouvre. Il est notamment possible de mesurer diérentes longueurs comme celle de la grille : LG = 0.5µm ainsi que les distances grille-drain et grille-source : LGD = 4µm LGS = 1.5µm.

Des analyses plus précises du contact ohmique et de la jonction de grille Schottky au Microscope Electronique en Transmission (TEM) par EDX (Energy Dispersive X-ray spec-trometry) ont été menées.

La grille du transistor est composée d'un empilement Au/Pt/Ni/(GaN)/AlGaN (gures

Figure 2.6  Image du composant avec un pont de source retiré localement par FIB. La surface active est visible.

Figure 2.7  Coupe transversale du composant. Un transistor élémentaire est visible, avec sa plaque de champ.

la couche de Nickel au coin de grille, comme cela a été observé chez d'autres fondeurs [66,130]. Au coin de grille côté drain, une diusion localisée d'or et de platine a été observée.

En eet, il est possible que cette diusion soit très localisée et ne représente qu'une petite partie du contact total de grille. Des analyses physiques après vieillissement permettront de statuer sur l'évolution (ou non) de ce type de défaut localisé. Cette analyse EDX met aussi en évidence une diminution du pic de Nickel le long du bord incliné de la grille, le long de la passivation (nitrure de Silicium). Ceci pourra avoir une incidence dans les cinétiques potentielles de dégradation.

Figure 2.8  Image TEM HAADF et analyse EDX du coin de grille côté drain.

Vers le milieu de la grille, une autre analyse EDX a été eectuée. La couche de cap layer en GaN est dicilement observable (2 nm d'épaisseur selon UMS). Des analyses EDX permettent cependant d'observer l'absence d'Aluminium sous le contact de grille (gures2.10

et2.11) sur une épaisseur de quelques nanomètres.

Sur la gure 2.11, il est aussi possible d'extraire le pourcentage d'Aluminium dans la couche d'AlGaN. Le pourcentage moyen est mesuré à 18 % atomique, conformément aux

Figure 2.9  Analyse EDX ne du coin de grille côté drain. Une diusion d'Or est visible sur un échantillon, qui a aussi entrainé une légère diusion de Platine.

Figure 2.10  Analyse EDX du contact de grille. L'absence d'Aluminium sur une petite épaisseur est notable (cap layer de GaN). La granulosité apparente de la couche d'AlGaN est due au détecteur.

données d'UMS. Ce pourcentage est important pour dénir les contraintes liées à l'eet piezoélectrique et participe à la dénition de la tension de pincement du transistor ainsi que

Figure 2.11  Pointé EDX dans la zone d'intérêt. L'épaisseur de la couche d'AlGaN est visible (environ 22 nm).

la densité d'électrons dans le canal (voir le chapitre 1).

Des analyses EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy) complémentaires aux EDX ont été menées an d'observer les éléments légers au contact de grille. Aucun élément de pollution n'a été extrait avec les détecteurs, mis à part de la pollution de Carbone correspondant aux zones d'analyse EDX.

Le contact ohmique de drain est formé d'un empilement Ti/(AlPtAuNi)/Ti (gures2.12

et2.13). L'Aluminium, le Platine, le Nickel et l'Or sont mélangés suite au recuit probablement utilisé pour la réalisation du contact.

Des agglomérats de Nickel sont visibles à l'intérieur de la zone recuite, visibles aussi en pointé EDX (gure 2.14). Des inclusions riches en Titane sont retrouvées en dessous du contact dans le GaN, correspondant à des zones pauvres en Gallium. Ces inclusions n'ont a priori qu'un impact esthétique. Aucun crack ni anomalie locale ne sont observés.

Cette caractérisation physique de l'état initial sera particulièrement utile pour comparer les possibles évolutions des couches de matériau après vieillissement comme nous le verrons dans le chapitre 4.

Figure 2.12  Analyse EDX du contact ohmique côté drain.