Développement de composants de puissance verticaux en GaN

Il y a un fort intérêt pour le développement de composants verticaux en GaN pour l’électronique de puissance du fait de leur empreinte physique qui est potentiellement d’un ordre de grandeur plus faible que celle des composants SiC actuels. Ceci est potentiellement très avantageux pour les applications de conversion de puissance tels que le véhicule électrique, les centrales d’énergie photovoltaïques ou les alimentations UPS. Les composants de puissance GaN verticaux qui ont été développés sur des substrats en GaN par homo-épitaxie ont un coût élevé. Les couches de GaN peuvent aussi être obtenues par hétéro-épitaxie sur des substrats tels que du silicium ou du saphir. Dans ce cas, des structures pseudo-verticales ont été proposées afin de contacter l’électrode inférieure pour y avoir accès par le côté du fait de la présence du substrat. L’inconvénient est dans ce cas l’augmentation de la place occupée par le composant. Afin de surmonter cette limite, il est proposé ici d’utiliser les technologies de transfert de couches, basées sur le savoir-faire du LETI, afin d’accéder à l’électrode de contact inférieure. Le travail proposé consistera dans un premier temps à définir l’ensemble des étapes technologiques nécessaires au développement de composants de puissance GaN verticaux puis d’identifier les briques technologiques à développer le cas échéant avant de mettre en place l’intégration complète. Ce travail s’appuiera sur les actions déjà réalisées sur le transfert de couches GaN. Ce travail est financé dans le cadre du volet électronique du PEPR (Programmes et équipements prioritaires de recherche) et du Programme d’investissements d’avenir du plan France Relance. Il adresse une thématique de recherche identifiée comme étant clés pour le développement de convertisseurs de puissance pour des applications industrielles et grand public. Il sera mené au CEA-LETI sur le campus Minatec à Grenoble.