Conception et réalisation de composants de puissance à superjonction et à tranchées profondes pour des applications 600 V et 1200 V

Sylvain Noblecourt 1
1 LAAS-ISGE - Équipe Intégration de Systèmes de Gestion de l'Énergie
LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse]
Résumé : Dans une première partie, les travaux de thèse se sont focalisés sur la conception et l'optimisation de composants à superjonction et à tranchées profondes dans les gammes de 600V et 1200V. L'objectif est d'obtenir le meilleur compromis tenue en tension/ résistance à l'état passant pour ces gammes de tension. L'étude théorique a permis de comprendre le comportement de la tenue en tension de différents paramètres technologiques et géométriques. La tenue en tension est très sensible à l'équilibre des charges et à la verticalité des tranchées. La résistance passante, elle, est sensible à la profondeur de diffusion autour des tranchées et, plus généralement, au ratio de conduction entre la surface de la zone N et la surface totale. La structure a donc été optimisée afin de garantir le meilleur ratio " tenue en tension/résistance à l'état passant " en vue d'une réalisation technologique. De plus, les composants à Supe! rjonction nécessitent une protection en périphérie adaptée. En effet, les terminaisons surfaciques telles que les anneaux de garde ne permettent pas d'étaler la zone de charge d'espace à des profondeurs suffisantes. La terminaison qui est la plus adaptée à cette technologie est la Deep Trench Termination car elle permet de conserver l'équilibre des charges en périphérie et ne rajoute pas d'étapes technologiques supplémentaires. Cette terminaison a donc fait l'objet d'une optimisation aux cours de ces travaux de thèse. La seconde partie de mes travaux concerne la réalisation de la structure optimisée précédemment. L'optimisation de la diode à Superjonction est liée à certains paramètres technologiques pouvant s'avérer critiques pour obtenir les performances électriques désirées: la verticalité des tranchées, l'implantation des zones de type P sur les flancs des tranchées et la maîtrise de leur remplissage par un diélectrique. Afin d'assurer un parfait équilibre des charges entre les régions N et P, la fabrication des tranchées profondes a été optimisée afin d'obtenir des flancs de gravure les plus verticaux possible avec une rugosité de surface la plus faible possible. De plus, un procédé visant à obtenir une même profondeur de gravure quelle que soit l'ouverture a été mis en place afin de permettre un remplissage total des tranchées profondes avec du BenzoCycloButene (BCB). L'étude du remplissage des tranchées a permis de mettre au point un procédé permettant le remplissage des tranchées en un seul dépôt.
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Thèse
Electronique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2016. Français. 〈NNT : 2016TOU30230〉
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Soumis le : vendredi 24 novembre 2017 - 11:59:48
Dernière modification le : mercredi 28 février 2018 - 10:56:31

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Sylvain Noblecourt. Conception et réalisation de composants de puissance à superjonction et à tranchées profondes pour des applications 600 V et 1200 V. Electronique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2016. Français. 〈NNT : 2016TOU30230〉. 〈tel-01451021v2〉

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