Etude de la tenue en tension des dispositifs de puissance en carbure de silicium par caractérisations OBIC et électriques.

Abstract

Cette étude en vue de l\u27augmentation de la tenue en tension des composants de puissance en carbure de silicium a porté à la fois sur la détermination de certains paramètres physiques du matériau (coefficients d\u27ionisation des électrons et des trous) et sur l\u27analyse du comportement sous polarisation inverse de diodes bipolaires. Les caractérisations électriques ont été complétées par des mesures OBIC (Optical Beam Induced Current). Le début de ces travaux de thèse a été consacré à la mise en place du banc de mesures expérimental OBIC en tenant compte des spécificités du matériau. L\u27étude bibliographique de différentes méthodes d\u27extraction des coefficients d\u27ionisation dans d\u27autres matériaux a conduit à envisager une procédure adaptée au SiC et visant à minimiser les erreurs engendrées par les hypothèses simplificatrices. Pour cela nous avons conçu et réalisé un composant spécifique (diode Schottky à grille semi-transparente) qui permet d\u27évaluer les coefficients d\u27ionisation à partir des variations du facteur de multiplication (M) en fonction de la tension inverse appliquée, obtenues par mesures OBIC. Les paramètres de ce dispositif protégé par extension latérale de jonction implantée ont été optimisés par simulation à l\u27aide du logiciel ISE. L\u27étude des comportements électriques de plusieurs lots de diodes 1,5 kV dont les protections (JTE) ont été réalisées avec des dopants différents (Bore ou Aluminium) a révélé l\u27impact de différentes configurations de recuit post-implantation ionique sur la tenue en tension et sur le comportement en direct. Le banc de mesures OBIC s\u27est avéré efficace dans l\u27étude de la répartition du champ électrique des structures étudiées, il a notamment révélé l\u27influence de divers paramètres (profil de dopage de l\u27émetteur, dopage de la JTE) sur le claquage des composants en SiC. La dernière étape de ces travaux de thèse visant à l\u27augmentation de la tenue en tension a été la réalisation et la caractérisation de diodes conçues pour tenir une tension de 5 kV