Ce document traite de la caractérisation et la modélisation des transistors multi-ports. Une caractérisation des transistors pHEMT à base de l'AsGa est réalisée. Une importance particulière est donné aux méthodes de caractérisation RF sous pointes. En effet, une étude sur les méthodes d’épluchage est réalisée. Ensuite, après avoir relevé un défaut dans la méthode choisie (à savoir la méthode Pad-Open-Short), une solution est proposée concernant les standards non idéaux. Finalement, des modèles non linéaires 3 et 4 ports sont développés, ils ont pour objectifs de réduire le temps, des phases de conception et de fiabiliser le prototypage des fonctions micro-ondes utilisant ces composants. Les travaux présentés ici sont dédiés à l’amélioration de la modélisation électrique des transistors axée, comme leur application, sur la bande Ku. / This paper presents an approach for the de-embedding and modeling of multi-port transistors. First, the proposed de-embedding method is an extension of a three step method (Pad-Open-Short) for accurate on wafer (MMIC) S-parameters measurements. The novelty of this approach lies in the fact that the proposed de-embedding method for multi-port devices takes into account the imperfections of the standards. Then, we present two approach for the modeling of 3 and 4 ports GaAs HEMT transistors. The non-linear model was developed from I-V and S-parameters measurements. The methodology for 3-port device modeling allows us to determine accurate non-linear model in high frequencies. The second approach is dedicated for the distributed modeling of a 4-port transistor. The original electrical models of multi-port transistors developed in this thesis aims to reduce the time and the design phases, and to make reliable the prototyping of microwave functions using these components. The work presented here is therefore dedicated to improving the electrical modeling of transistors focused as their application on the Ku band.

Ce document présente les travaux de thèse ayant pour objet la recherche et développement d’une technologie co-intégrée HEMT GaN normale-on/normally-off compatible avec les matériaux et procédés technologiques de la technologie normally-on hyperfréquence. Un exposé théorique et une revue de l’état de l’art permettent d’abord d’entrevoir les différentes solutions technologiques qui s’offrent à nous, tout en affirmant et en précisant les applications visées. Différentes briques technologiques sont ensuite développées pour la fabrication de MOS-HEMTs GaN à recess de grille sur des épi-structures à barrière AlGaN ou (Ga)InAlN dédiées aux applications hyperfréquences. Nous insistons sur la possibilité d’intégrer les 2 fonctionnalités normally-off et normally-on de manière monolithique. Les échantillons ainsi réalisés sont ensuite caractérisés électriquement de manière conventionnelle, mais aussi en utilisant des techniques avancées de spectroscopie de pièges comme les paramètres S à basse fréquence et la mesure du transitoire de RON. Bien que certains phénomènes de piègeage dans l’oxyde de grille soient mis en évidence, les résultats sont très satisfaisants : des composants normally-off sont obtenus pour les 2 structures, et les performances sont au niveau de l’état de l’art mondial, avec plusieurs pistes d’amélioration en perspective. / This document reports on research and development efforts towards a normally-on/normally-off integrated GaN HEMT technology that remains compatible with the material and processing dedicated to normally-on microwave devices. Following several theoretical considerations, the state-of-the-art is presented, which gives a perspective on the available technological solutions and helps define the specifications and the targeted applications. The development and optimization of new process steps enables the fabrication of gate-recessed MOS-HEMTs on epi-structures with AlGaN or (Ga)InAlN barrier, monolithically integrable with normally-on transistors. The samples are electrically characterized by means of standard measurements and more advanced trap spectroscopy techniques such as low-frequency S-parameters or RON transient monitoring. In spite of oxide-related trapping phenomena, the results are very promising: normally-off devices are obtained for both structures, and the performances are in line with literature accounts while identified possible improvements can be explored.