Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet GRACY regroupant l’IEMN et d’autres laboratoires de recherche : CALISTO et IMS Bordeaux. Ce manuscrit fait état d’une synthèse exhaustive des études et avancées menées dans le cadre de ce travail de thèse au sein de l’Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) dans le groupe CARBON. Le principal axe de réflexion de ce travail repose sur la conception, la modélisation et la caractérisation des dispositifs actifs et passifs sur substrat souples et rigides en vue du développement de nouveaux composants et de circuits électroniques avec des critères de performances de plus en plus importants. Au cours de ce travail, l’accent a été principalement portée sur les étapes essentielles à la réalisation de circuit intégré en ondes millimétriques utilisant la technologie coplanaire en impression jet d’encre et les transistors à effet de champ à base de graphène (GFETs). Ce mémoire montre en particulier l’intérêt et les potentialités du graphène pour son intégration au sein des circuits électroniques. De plus, une attention particulière a été portée sur la modélisation et les techniques de caractérisations relatives aux dispositifs passifs sur substrat souple. Par conséquent, un banc de caractérisation de ces éléments sur substrat flexibles a été développé au cours de cette thèse afin de vérifier et consolider expérimentalement leurs comportements. / This work was carried out under the project involving GRACY IEMN and other research laboratories: CALISTO and IMS Bordeaux. This manuscript reports a comprehensive overview of studies and advanced conducted as part of this thesis in the Institute of Electronics, Microelectronics and Nanotechnology (IEMN) in CARBON group. The main reflection axis of this work is based on the design, modeling and characterization of active and passive devices on flexible and rigid substrates for the development of new components and electronic circuits with increasingly important performance criteria. During this work, the focus was mainly focused on the essential steps to achieving integrated circuit millimeter wave using coplanar technology by inkjet printing and field effect transistors based on graphene (GFETs). This memory in particular shows the importance and potential of graphene for integration into electronic circuits. In addition, special attention was paid on modeling and characterization techniques related to passive devices on flexible substrates. Therefore, a characterization bench of these elements on flexible substrate has been developed during this thesis to verify and consolidate their behavior experimentally.

Depuis une dizaine d’années, la miniaturisation des circuits microélectroniques silicium est freinée par l’augmentation de la densité de puissance consommée car la réduction de la tension d’alimentation n’a pas suivi celle des dimensions. Cela est inhérent au mécanisme thermo-ionique d’injection des porteurs dans les transistors de type MOSFET et conduit à envisager un mécanisme d’injection des porteurs différent, basé sur l’effet tunnel. Pour être efficace, cette solution doit s’accompagner de l’introduction de semi-conducteurs III-V à faible masse effective et petite bande interdite. Parmi ces derniers, l’hétérojonction (Al)GaSb/InAs semble prometteuse grâce à la possibilité de passer d’un alignement des bandes de type "échelon" à "brisé". Ce travail de thèse porte sur la fabrication de transistors à effet tunnel (TFET) à base d’héterostructures (Al)GaSb/InAs. L’influence des paramètres matériaux et géométriques sur les performances du transistor a été évaluée à l’aide des simulations utilisant le logiciel Silvaco. Le développement d’un procédé technologique complet de fabrication de diodes et transistors verticaux de taille nanométrique a ensuite permis la réalisation d’un TFET sur substrat GaAs. Sa caractérisation électrique a révélé un courant dans l’état ON de 433 μA/μm à VDS = VGS = 0.5 V. A basse température, une pente sous le seuil de 71 mV/décade et un rapport ON/OFF de 6 décades ont été obtenus. Ce compromis à l’état de l’art entre courant ON et capacité de commutation démontre que le TFET à base de l’hétérojonction (Al)GaSb/InAs pourrait constituer une alternative de choix pour les technologies futures après optimisation de l’empilement de grille. / Silicon microelectronics is facing a power consumption crisis for around ten years since the scaling of the supply voltage has not followed that of the transistor dimensions. This is mainly due to the inherent limits of the silicon MOSFETs, based on the thermionic injection mechanism of the carriers. Going to a tunneling injection mechanism is therefore very appealing but, to be efficient, this should go along with the introduction of low effective mass and small bang gap III-V semiconductors. Among them, the (Al)GaSb/InAs heterojunction is very attractive due to the ability to tune the band alignment from staggered to broken gap which eventually results in large tunneling current densities. In this PhD work, the fabrication of tunnel field effect transistors (TFETs) based on AlGaSb/InAs heterostructures grown by molecular beam epitaxy is investigated. First the impact of the basic material and geometrical parameters on the device performances has been simulated using Silvaco TCAD software. A complete technological process for the fabrication of nanoscale vertical tunnel diodes and tunneling transistors has then been developed and has led to the achievement of a vertical TFET on a GaAs substrate. The electrical characterization of this device has been carried out exhibiting an ON-current of 433 μA/μm at VDS = VGS = 0.5 V. At low temperature, a subthreshold swing of 71 mV/decade and a 6 decade ON/OFF ratio at 0.1 V are demonstrated. This state-of-the-art trade-off between ON current and switching properties indicates that the (Al)GaSb/InAs TFET may be a valuable solution for beyond CMOS technology after further improvement of the gate stack process.

Dans le cas des générations de transistors sub-14nm, l’intégration de contacts métalliques classiques soumis aux limitations de la lithographie optique ne permet pas d’atteindre les performances d’alignement requises par les règles de dessin (pitch de grille 64nm en FDSOI 10nm) et les rendements industriels. Dans le cadre de ce travail de thèse, une nouvelle architecture de contacts auto-alignés (Self-Aligned Contacts ou SAC) est adressée pour les technologies FDSOI CMOS. Tout d’abord, nous avons proposé et validé l’intégration d’un module SAC dans une route CMOS FDSOI 14nm. Nous avons aussi démontré morphologiquement la faisabilité de contacts SAC pour des pitchs plus agressifs (noeud technologique 10nm). Par le biais de simulations numériques (TCAD et SPICE) l’impact de l’intégration des contacts auto-alignés sur les performances du transistor et du circuit, en termes de capacités parasites notamment, a ensuite été évalué dans le cas de la technologie 10nm FDSOI. Finalement, différentes techniques de transfert de contraintes mécaniques dans le canal du transistor ont été analysées en vue d’améliorer les performances de PFET en 10nm FDSOI. La génération des contraintes mécaniques via les contacts sur source-drain a également été investiguée. / For sub-14nm transistor generations, the integration of classical metallic contacts subjected to optical lithography limitations prevents the fulfillment of alignment performance required by design rules (64nm gate pitch for the 10nm node) and industrial yields. In the frame of this PhD. work, an original transistor architecture featuring self-aligned contacts (SAC) is studied for CMOS FDSOI technologies. First, a SAC module has been integrated and validated on a CMOS 14nm FDSOI process flow. The feasibility of SAC integration at a more aggressive gate pitch (10nm node) has also been demonstrated morphologically. The impact of such integration on the transistor and circuit performance, in terms of parasitic capacitances especially, has been evaluated through numerical simulations (TCAD, SPICE) in the case of the 10nm FDSOI technology. Finally, several techniques inducing mechanical stress within the transistor channel have been analyzed in order to improve the device performance. Among those, the use of contacts on source-drain to induce such stress has been particularly investigated.

Les Transistors à Haute Mobilité Electronique (HEMTs) à base de GaN sont les composants les plus prometteurs pour des applications de puissance en gamme d’ondes micrométriques et millimétriques grâce à leurs très bonnes propriétés physiques comme leur grande largeur de bande interdite (3.4eV), induisant un champ de claquage élevé (>106 V/cm) mais également une vitesse de saturation des électrons élevée (>107 cm/s). Dans ce travail, nous avons étudié les effets de canaux courts pour des transistors réalisés sur des hétérostructures AlGaN/GaN et InAlN/GaN. Des grilles de longueur (Lg=75nm) ont été fabriquées permettant d’atteindre des fréquences de coupure du gain en courant et en puissance respectives de 113GHz et 200GHz. Ces performances sont à l’état de l’art de la filière InAlN/GaN sur substrat saphir. En ce qui concerne les hétérostructures AlGaN/GaN, les pièges liés aux états de surface ont été stabilisés grâce à une étape de passivation optimisée consistant en un prétraitement N20 et un dépôt de bicouche SiN/SiO2. Cette dernière a permis de limiter les chutes de courant du transistor en régime dynamique. A partir d’une topologie adaptée, des résultats de puissance hyperfréquence à 40GHz ont été obtenus. Une densité de puissance au niveau de l’art de 1.5W/mm a été mesurée sur un HEMT AlGaN/GaN sur substrat Si(111). Pour une hétérostructure InAlN/GaN sur substrat saphir, les résultats de puissance hyperfréquence sont également à l’état de l’art de la filière avec une densité de puissance en sortie du transistor de 2W/mm et un rendement en puissance ajoutée de 13%. / GaN based High Electron Mobility Transistors (HEMTs) represent the most promising devices for microwave and millimeter-wave power applications. One key advantage of GaN is the superior physical properties such as a wide band gap (3.4eV) leading to high breakdown fields (>106 V/cm) and a high saturation electron drift velocity (>107 cm/s).In practice, physical limitations appear and avoid reaching expected performances in terms of frequency and microwave power. Short channel effects appear with the decrease of the transistor gate length. In large signal conditions, traps related to surface states of the semiconductor lead to drain current drops. In this work, we have studied short channel effects for transistors fabricated on AlGaN/GaN and InAlN/GaN heterostructures. Devices with 75nm-T-shaped-gates exhibit a current gain cut-off frequency and a power gain cutoff frequency of 113GHz and 200GHz respectively. To the author knowledge, these cut-off frequencies are the highest reported values for InAlN/GaN HEMTs grown on sapphire substrate. For AlGaN/GaN HEMTs, traps related to surface states were neutralized thanks to optimized passivation steps, permitting to mitigate DC to RF dispersion. It consists of a N2O pretreatment followed by a SiN/SiO2 bilayer deposition. From an appropriate transistor topology, microwave power measurements were performed at 40GHz. An output power density of 1.5W/mm, very closed to the state of the art, was measured for AlGaN/GaN HEMTs grown on Si(111) substrate. For InAlN/GaN HEMTs grown on sapphire substrate, state of the art output power density of 2W/mm was achieved with an associated power added efficiency of 13%.

Les transistors bipolaires à hétérojonctions (TBH) de la filière InP offrent aujourd’hui des fréquences de coupure supérieures à 400GHz pour le système InP/GaAsSb. Grâce à ces fréquences, les transistors bipolaires sont utilisés pour la réalisation de circuits performants dans des applications millimétriques telle que les communications optiques. Ainsi, pour atteindre ces performances remarquables, les dimensions verticales et latérales des TBH ont été considérablement réduites, entraînant l’auto-échauffement dans les TBHs aux densités de courant élevées. Cette thèse a donc pour objet l’étude et le développement de TBH InP/GaAsSb reportés sur un substrat hôte de silicium en vue de l’amélioration de la dissipation thermique. Une technique de transfert des couches épitaxiales a d’abord été présentée. Nous étudions ensuite les problématiques liées à la technique choisie et les paramètres de report par thermo-compression à basse température ont été optimisés. Le développement de la technologie InP/GaAsSb sur silicium a ensuite été effectué en partant d’une technologie classique de TBH non reportés. La réalisation du contact de collecteur, notamment, a fait l’objet d’une attention particulière. La réduction de l’épaisseur des couches actives ainsi que la technologie employée ont permis d’atteindre une fréquence de transition Ft supérieure à 400GHz. L’étude du comportement thermique des TBH a enfin été présentée grâce à l’extraction de la résistance thermique. Des valeurs très faibles ont été obtenues sur la technologie reportée de 800 à 1300W/K.m selon les dimensions des transistors ; ces valeurs sont très proches de celles simulées pour la même technologie. Elles constituent les premières mesures effectuées sur des TBH InP/GaAsSb transférés sur un substrat de silicium à haute conductivité thermique. Le report des TBHs sur silicium a ainsi permis une amélioration de la résistance thermique de 70% par rapport à une technologie standard de TBH non reportés. Ces résultats permettent de conclure quant à l’efficacité du report pour la réduction drastique de l’auto-échauffement dans les transistors bipolaires. / The InP heterojonctions bipolar transistors (HBT) offer today cut-off frequencies larger than 400GHz for the InP / GaAsSb system. Thanks to these performances, these transistors are used for the realization of successful circuits in millimeter-wave applications such as the optical communications. So, to reach these remarkable performances, the HBT are subject to a notorious self-heating phenomenon due to high current density of collector. This thesis thus has for object the study and the development of InP / GaAsSb HBT transferred on a host substrate of silicon with the aim of the improvement of the thermal behavior. We report first of all the principles of the bipolar transistor as well as the state of the art of the various materials used for fast transistors. A transfer technique of epitaxial layers was then presented. We study bounding problems resulting from the chosen technique and transfer parameters for valid thermo-compression at low temperature were optimized. The development of InP / GaAsSb transferred technology on silicon was then made. In particular, the collector contact realization has needed particular attention. Active layers thickness reduction as well as device fabrication process technology allowed reaching transition frequency Ft higher than 400GHz. The study of HBT thermal behavior was finally presented with thermal resistance extraction. Very low values were obtained on the transferred technology, from 800 to1300 W/K.m according to transistors size; these values are very close to those obtained by TCAD simulation for such a technology. It is the first measurement on InP / GaAsSb transferred-HBT on high thermal conductivity silicon substrate. This transfer technology has so allowed thermal resistance improvement of 70 % compared with that of standard HBT technology. This work leads to the influence of transferred-substrate for the severe reduction of self-heating in bipolar transistors technology.

Parmi les technologies du 21e siècle en pleine expansion, la télécommunication sans-fil constitue une dimension fondamentale pour les réseaux mobiles, l’aéronautique, les applications spatiales et les systèmes de positionnement par satellites. Dans ce sens, l’alternative de l’exploitation de bande de plus haute fréquence et la multiplication des canaux de transmission sont activement visées par les travaux de recherches actuels. Les technologies à l’étude reposent sur l’utilisation de systèmes intégrés pour répondre aux considérations de coûts de production et d’encombrement des dispositifs. L’élément de base de ces systèmes, le transistor, établit largement la performance du dispositif final en termes de montée en fréquence, de fiabilité et de consommation. Afin de répondre aux défis présents et futurs, des alternatives à la filière silicium sont clairement envisagées. À ce jour, la filière nitrure de gallium est présentée comme la plus prometteuse pour l’amplification de puissance en bande Ka et W au vue de ses caractéristiques physiques et électriques, des performances atteintes par les prototypes réalisées et des premiers produits commerciaux disponibles.L’exploitation de cette technologie à son plein potentiel s’appuie sur la maîtrise des étapes de fabrication, de caractérisation et de modélisation du transistor. Ce travail de thèse a pour objectif le développement d’une modélisation de transistors fabriqués expérimentalement à l’état de l’art. Une partie conséquente de ce travail sera portée sur la caractérisation thermique du dispositif ainsi que sur la modélisation d’éléments passifs pour la conception d’un circuit hyperfréquence de puissance.. / Amongst the emerging and developing technologies of the 21st century, wireless transmission is a fundamental aspect for mobile networks, aeronautics, spatial applications and global positioning systems. In that sense, the use of higher frequency bandwidths and increase of transmission channels are aimed by various current research works. Investigated technologies are based upon integrated systems to meet the criteria of devices costs and size. As the cornerstone of such devices, the transistor largely accounts for the final system performance in terms of working frequency, reliability and consumption. To respond to the challenges of today and tomorrow challenges, alternatives to the dominant current silicon process are clearly considered. To date, gallium nitride based technology is found to be the most promising for hyperfrequency power amplification for Ka and W bands given the associated physical and electrical characteristics, prototypes performance and first commercial “off-the-shelf” products. Exploitation of this technology to its full potential requires controlling and mastering the involved fabrication, characterization and modeling steps related to the transistor. This work aims at establishing a methodology enabling a semi-physical modeling of experimental transistors which exhibit state-of-the-art performance. A significant part of this work will also focus on thermal characterization of devices under test and on modeling of passive elements suited for the design of hyperfrequency power circuits.

Ce travail de thèse a consisté à faire une étude théorique et expérimentale des transistors HEMTs Al(In,Ga)N/GaN . Il a été réalisé au sein du groupe Composants et Dispositifs Micro-ondes de Puissance à L’IEMN. Il s’articule autour de quatre chapitres qui permettent d’abord d’évoquer les principales propriétés physiques des matériaux nitrurés, de présenter les principes de fonctionnement des HEMTs Al(In,Ga)N/GaN et d’exposer à travers l’état de l’art, leurs performances en termes de puissances hyperfréquences. Ensuite l’analyse des contacts de type Schottky et ohmique a été réalisée notamment à températures cryogéniques dans le but d’identifier les différents modes de conduction qui s’opèrent en leur sein. Puis les caractéristiques statique et hyperfréquence de transistors HEMTs Al(In, Ga)N/GaN fabriqués pour les besoins de cette thèse ont été étudiées et présentées. Celles-ci ont permis d’étudier les performances fréquentielles de ces transistors au travers d’une étude originale basée sur le temps de transit. Enfin les effets de pièges d’interfaces qui constituent l’une des limites fondamentales inhérentes à ce type de composants ont été caractérisés et quantifiés par différentes méthodes de spectroscopies de défauts (méthode de la pente sous le seuil, de la conductance, haute fréquence - basse fréquence …). / This PhD work consisted in a theoretical and experimental study of Al(In, Ga)N/GaN HEMTs (High Electron Mobility Transistor). It was carried out in Microwave Power Devices group at IEMN (Institut d’électronique de Microélectronique et de Nanotechnologie). The manuscript is shared in four chapters: The first chapter deals with the main physical properties of nitride materials. It presents the main specificities of Al(In,Ga)N/GaN HEMTs and exposes through the state of art, their performance in terms of microwave power. The second part describes Schottky and Ohmic contacts analysis based in particular to cryogenic temperatures measurement in order to identify the different conduction modes occurring within. In the third chapters, we studied static and microwave characteristics of Al(In,Ga)N/GaN HEMTs manufactured for the purposes of this thesis. They are used to examine the frequency performance of these transistors through an original study based on transit time. And finally, the last chapter explains the effects of traps interfaces that constitute one of the fundamental limitations inherent to this type of components. They are characterized and quantified by several defects spectroscopy methods such as subthreshold slope method, conductance method, high frequency - low frequency method...

L'objectif de cette thèse est la réalisation d'une source de puissance pulsée à transistors GaN. Après une étude d'applications des micro-ondes de forte puissance, ainsi qu'un état de l'art des sources, nous avons réalisé deux prototypes de modules élémentaires d'amplification (bande large et bande étroite). Le module bande large délivre 70 W CW de 1 à 2,5 GHz et le module bande étroite délivre une puissance supérieure à 550 W de 1,1 à 1,3 GHz, avec un pic de 750 W à 1,1 GHz, dans des impulsions de 500 µs avec un rapport cyclique de 10 %. Une difficulté est que les transistors GaN ont des impédance d'entrée et de sortie faibles, entre 1 et 5 Ω, difficile à adapter vers le standard 50 Ω sur une large bande, et qu'il faut combiner les puissances de plusieurs transistors entre eux pour atteindre des puissances élevées, tout en assurant leur isolation mutuelle pour éviter la propagation de pannes et des oscillations. Nous avons développé un combineur de puissance utilisant une préadaptation d'impédance avec un plan de masse fendu permettant d'avoir une impédance d'entréee basse, 2,5 Ω, et utilisant un absorbant micro-ondes afin d'éviter de réfléchir les modes impairs, ce qui permet d'isoler les transistors entre eux. / The goal of this thesis is to realize a pulsed power source with GaN transistors. After a study of the applications of high power microwaves, and a state of the art of the sources, we realized two prototypes of elementary amplifier modules (wide and narrow band). The wideband module produces 70 W CW from 1 to 2.5 GHz, and the narrowband module produces a power higher than 550 W from 1.1 to 1.3 GHz, with a 750 W peak at 1.1 GHz, in 500 µs pulses with 10 % duty cycle. One difficulty is that GaN transistors have low input and output impedances, from 1 to 5 Ω, difficult to adapt towards the 50 Ω standard on a wide bandwidth, and that several transistors need to be combined to reach high input powers, ensuring their mutual isolation to avoid failure propagation and oscillations. We developpes a power combiner using an impedance pre-adaptation with a deffective ground plane allowing to reach a 2.5 Ω low input impedance, and using a microwave absorber to avoid odd mode reflections, which allows the mutual isolation of the transistors.

Aujourd’hui, l’amélioration des fréquences de coupure des transistors sur silicium en technologie CMOS et BiCMOS permet la conception d’applications au-delà de 110 GHz. Des recherches antérieures dans le cadre du laboratoire commun entre STMicroelectronics et l’IEMN ont permis le développement de méthodologies et d’outils de caractérisation en régime petit signal jusque 325 GHz et en bruit jusque 110 GHz. L’objectif de cette thèse est la conception d’un outil de caractérisation en bruit au-delà de 110 GHz pour permettre l’extraction des quatre paramètres de bruit des transistors. Après une présentation des difficultés liées à la caractérisation millimétrique sur silicium, la deuxième première partie de ce travail se consacre au développement d’un banc de mesure de bruit dans la bande 130 – 170 GHz. Son optimisation a permis d’obtenir un facteur de bruit du récepteur inférieur à 7 dB sur toute la bande de fréquences. La conception de tuners intégrés sur silicium en technologie BiCMOS9MW est ensuite détaillée. Leur réalisation a permis l’extraction des quatre paramètres de bruit d’un transistor bipolaire en technologie BiCMOS9MW dans la bande 130 – 170 GHz. La dernière partie de ce travail présente la mesure et l’extraction des modèles petit signal et de bruit jusque 110 GHz des transistors MOSFET et TBH avancés de STMicroelectronics permettant l’établissement d’une base de données pour des caractérisations au-delà de 110 GHz. Enfin, une ouverture vers un système de mesure de bruit totalement intégré sur silicium est évoquée pouvant permettre des caractérisations en bruit au-delà de 170 GHz. / Today, cut-off frequencies improvement of silicon transistors in CMOS and BiCMOS technologies allow the design of applications over 110 GHz. Prior research in common lab between STMicroelectronics and IEMN allowed methodologies and characterization studies in small signal up to 325 GHz and noise up to 110 GHz. This thesis objective is the development of noise characterization setup over 110 GHz to allow silicon transistor four noise parameters extraction. After a presentation of characterization difficulties on silicon, the second part of this work is devoted to noise setup development in 130 – 170 GHz frequency range. The optimization of the setup allowed us to obtain a receiver noise factor below 7 dB. Silicon in-situ tuner design is then detailed. Achievement of these tuners gave us the possibility to extract the four noise parameters of a bipolar transistor in BiCMOS9MW technology in 130 – 170 GHz frequency range. The last part of this work presents small signal and noise model extraction up to 110 GHz of STMicroelectronics advanced MOSFET and HBT transistors to allow database building which will be useful to permit noise characterizations of these transistors over 110 GHz. Finally, the possibility to develop complete on wafer noise system on silicon is mentioned to provide noise characterization over 170 GHz.

Depuis quelques années, nous assistons à l’essor d’une nouvelle filière d’électronique basée sur des supports flexibles. De nombreuses applications difficilement atteignables par l’électronique classique sont visées, c’est notamment le cas des tags RFID, des capteurs mobiles, des écrans flexibles…. Cette électronique est essentiellement basée sur des matériaux organiques pour lesquels la faible mobilité (<1cm2 /V.s) limite considérablement les performances hyperfréquences des composants. Dans ce contexte, l’intégration hétérogène de composants des filières GaN et graphène sur substrat flexible apparait comme une solution prometteuse pour des applications de puissance hyperfréquence où la conformabilité sur surface non plane est souhaitée. Ces travaux présentent d’une part, une méthode de transfert de composants HEMTs AlGaN/GaN sur ruban flexible et d’autre part, une technique de manipulation du substrat souple et de fabrication directe des composants à base de graphène sur celui-ci. Des HEMTs AlGaN/GaN à faible longueur de grille (LG = 100nm) ont été transférés sur ruban flexible et ont permis d’atteindre des résultats à l’état de l’art en termes de puissance hyperfréquence avec un gain de puissance linéaire (Gp) de 15,8 dB, une densité de puissance de sortie (Pout) de 420 mW / mm et une puissance ajoutée (PAE) de 29,6%. Pour les composants à base de graphène, une technique de manipulation du substrat flexible a été développée et a permis de fiabiliser le procédé technologique de fabrication. Une fréquence de coupure ft de 1GHz et une fréquence maximale d’oscillation fmax de 3 GHz ont été obtenues. / In recent years, the field of flexible electronics has been expanding. Many applications difficult to achieve by conventional electronics are targeted as RFID tags, mobile sensors, flexible screens… This field is essentially based on organic material for which the poor mobility (<1cm2 /V.s) limits considerably the device performances. In this context, the heterogeneous integration of GaN and graphene devices on a flexible substrate appears to be a promising solution for microwave power applications where conformability on a non-planar surface is needed. This work presents, on the one hand, a method to transfer AlGaN/GaN HEMTs onto flexible tape and, on the other hand, a technique for handling and manufacturing graphene-based components directly on the flexible substrate. HEMTs with short-gate length (LG = 100 nm) have been transferred onto flexible tape and showed state of the art results in terms of microwave power with a linear power gain (Gp) of 15.8 dB, an output power density (Pout) of 420 mW/ mm and an added power efficiency (PAE) of 29.6%. Concerning graphene-based devices, a flexible substrate handling technique has been developed making the manufacturing process more reliable. A cut-off frequency ft of 1 GHz and a maximum oscillation frequency fmax of 3 GHz were obtained.