Composants de puissance : commutation, fiabilité

par Roland Habchi

Thèse de doctorat en Sciences pour l'Ingénieur : option Microélectronique

Sous la direction de Pierre Mialhe et de Chafic-Thomas Salame.

Soutenue en 2007

à Perpignan , dans le cadre de École doctorale Énergie environnement (Perpignan) .


  • Résumé

    Le but de ce travail est l'étude des composants de puissance du type VDMOSFETen fonctionnement sous conditions extrêmes. Une méthode de mesure des temps de commutation est définie. Des contraintes électriques et thermiques sont appliquées d'une manière à simuler expérimentalement les conditions réelles de fonctionnement. La fiabilité de commutation est fonction de l'épaisseur de la couche d'oxyde. En imposant des contraintes électriques, un gain de rapidité est obtenu pour le scouches épaisses mais avec des forts décalages de la tension de seuil,tandis que dans les couches minces les variations sont plus faibles. La commutation est aussi fonction de la température d'opération. Les défauts sont ensuite caractérisés par des mesures de capacités et de conductance, qui montrent qu'une grande densité de défauts positifs est obtenue en stressant le composant à basse température. Les températures élevées poussent les défauts à migrer loin de l'interface et leurs effets seront moins observés. Ce travail, tout en étant réalisé sur des composants commerciaux, introduit des procédés de mesures expérimentales et de suivi de fiabilité applicables sur tous les composants du type MOSFET.

  • Titre traduit

    Power devices: switching, reliability


  • Résumé

    The aim of this thesis is to study the operation of VDMOSFET power devices under extreme conditions. Switching times are measured by a newly defined method, first introduced in this document. Electrical and thermal stressing were applied in away to simulate real operating conditions. Switching times reliability is a function of the oxide thickness. After electrical stressing, a gain of speed is obtained in devices having very thick oxides but with large shifts of the threshold voltage, while in thinner oxides the variations were less observed. Switching times are also a function of temperature. Defects are then characterised by capacitance and conductance measurements, showing that a high density of oxide positive charges is obtainedwhen the device is stressed at low temperatures. Higher temperatures force the defects to migrate away from the interface so their affects are less observable. Regarding the fact that this study is realised on commercial devices, the introduced measurement procedures and the follow up of reliability are applicable to all kinds of MOSFET devices.

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Informations

  • Détails : 1 vol.(215 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 205-215

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