Développement du module de grille pour transistors de puissance verticaux en GaN // Development of vertical GaN power transistors gate module

Ce sujet de thèse offre une opportunité unique d'améliorer vos compétences en dispositifs de puissance GaN et de développer des architectures innovantes. Vous travaillerez aux côtés d'une équipe multidisciplinaire spécialisée dans l'ingénierie des matériaux, la caractérisation, la simulation de dispositifs et les mesures électriques.
Les composants de puissance GaN verticaux sont très prometteurs pour les applications de puissance au-delà de la plage du kV. Des transistors avec une architecture 'trench MOSFET' ont été démontrés dans l'état de l'art avec des résultats encourageants. L'empilement de grille de ces dispositifs est un élément clés car il impacte directement leur résistance à l'état passant, la tension de seuil et le signal de commande à appliquer dans un convertisseur de puissance. L'étude proposée se concentrera sur le développement d'empilements de grille innovants capables de supporter des tensions élevées tout en maintenant une tension de seuil et une mobilité de canal à l'état de l'art avec un minimum de piégeage diélectrique. Le travail impliquera l'étude de l'impact des paramètres de procédés de fabrication sur les caractéristiques électriques. Une attention particulière sera à accorder à l'optimisation de la géométrie de la grille par des simulations TCAD pour étudier l'impact sur l'état passant et le claquage. Les améliorations identifiées seront intégrées aux dispositifs fabriqués sur notre ligne de composants de puissance GaN 200mm. Le travail se déroulera au sein du laboratoire des composants de puissance et sera soutenu par plusieurs projets en cours.
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This PhD topic offers a unique opportunity to enhance your skills in GaN power devices and develop cutting-edge architectures. You’ll work alongside a multidisciplinary team specializing in material engineering, characterization, device simulation, and electrical measurements. If you’re eager to innovate, expand your knowledge, and tackle state-of-the-art challenges, this position is a valuable asset to your career!
Vertical GaN power components are highly promising for applications beyond the kV range and are therefore extensively studied worldwide. Transistors with a 'trench MOSFET' architecture have been demonstrated in the state-of-the-art with very encouraging results. The gate stack of these devices is a crucial element as it directly impacts their on-state resistance, threshold voltage, and the control signal to be applied in a power converter. The proposed study will focus on developing innovative gate stacks that can withstand high gate voltages while maintaining state-of-the-art threshold voltage and channel mobility with minimal gate dielectric trapping. The work will involve studying the impact of process parameters on electrical characteristics. Special attention will be given to optimizing the gate geometry through TCAD simulations to study how its shape impacts on-state and breakdown. Identified improvements will be integrated to the devices fabricated on our 200mm GaN power devices line. The work will take place within the power devices lab and will be supported by several ongoing projects.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service Intégrations et Technologies pour les conversions d'énergies
Laboratoire : Laboratoire des composants de Puissance à Semiconducteur
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS)
Directeur de thèse : SALEM Bassem
Organisme : CNRS
Laboratoire : LTM Laboratoire des Technologies de la Microélectronique (LTM) – UMR 5129 CNRS / CEA / UGA
URL : https://www.linkedin.com/in/julien-buckley-6a15784/

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service Intégrations et Technologies pour les conversions d'énergies

Ingénieur ou Master 2 - physique des composants microélectroniques