Contribution à l’étude de l’impact des dégradations d’origines électriques et thermiques sur les performances du transistor VDMOS de puissance

par Mohamad Alwan

Thèse de doctorat en Physique. Électronique, optronique et systèmes

Sous la direction de Kaouther Kétata et de Mohamed Zoaeter.

Soutenue en 2007

à Rouen .


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  • Titre traduit

    Contribution to the study of electrical and thermal degradations impact on the performances of power VDMOS transistor


  • Résumé

    Les modules d’électronique de puissance sont appelés à être fortement intégrés et poussés aux limites de leurs capacités de fonctionnement. D’autre part, ces modules sont souvent soumis à des environnements thermiques sévères qui peuvent altérer profondément les propriétés des semi-conducteurs, voire même les détruire. La température peut jouer un rôle essentiel dans les mécanismes de dégradation. Ce travail a pour objectif la prise en compte des mécanismes de dégradation dans les composants microélectroniques, de type VDMOS de puissance, sur leurs performances électriques. Une analyse numérique de l’effet de la contrainte thermique sur les caractéristiques statiques et dynamiques du transistor VDMOSFET de puissance a été effectuée. Sous les conditions de la contrainte thermique, nous observons quelques modifications des propriétés physiques et électriques du VDMOS. Nous analysons théoriquement et numériquement, les paramètres responsables de ces modifications. Une expression approximative du coefficient d’ionisation en fonction de la température a été proposée. La tension de claquage et l’extension maximale de la charge d’espace en fonction du dopage et de la température ont été calculées pour une jonction plane abrupte P+N dissymétrique. L’effet de la contrainte thermique sur les caractéristiques dynamiques C(V) a été observé et analysé. Dans un champ étendu de conditions expérimentales, ce travail consiste, par des analyses physiques approfondies et des simulations 2D (Silvaco), à mettre en évidence ces phénomènes de dégradation pouvant causer des défaillances des dispositifs et systèmes microélectroniques à base de VDMOS. Nous avons étudié les contraintes à forts champs électriques (HEFS), à la température en fonctionnement opérationnel, à haute température sous polarisation (BTI) et à cyclage thermique sous polarisation sur la tension de seuil et sur le transfert de charge du VDMOSFET de puissance à canal n. Les caractéristiques du transfert de charge et C-V ont été étudiées durant les contraintes. Nous expliquons les causes principales dues à la dégradation dans le VDMOSFET qui sont les piégeages de charges dans l’oxyde et à l’interface oxyde-silicium induits par des porteurs libres qui ont l’énergie suffisante pour traverser la barrière SiO2/Si.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (225-XII p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Rouen. Service commun de la documentation. Section sciences site Madrillet.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 07/ROUE/S027(a)
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