Contribution à l'analyse des mécanismes de défaillance lors de décharges électrostatiques et de radiations aux ions lourds de composants MESFET en carbure de silicium

par Tanguy Phulpin

Thèse de doctorat en Composants et systèmes de gestion de l'énergie

Sous la direction de Patrick Austin, Karine Isoird et de David Trémouilles.


  • Résumé

    La gestion de l'énergie électrique est au cœur des enjeux environnementaux. L'éclosion de semi-conducteurs à grand gap comme le carbure de silicium (SiC) permet la réalisation de composants aux performances supérieures à celles des composants en silicium pour l'électronique de puissance. Toutefois, le comportement de ces dispositifs lors de décharges électrostatiques (ESD) ou lors de radiations est mal connu et nécessite des études spécifiques. Dans ces travaux, plusieurs composants MESFET SiC ont ainsi été testés face aux ESD et l'étude des mécanismes de défaillance a montré soit la défaillance de l'oxyde de passivation, soit la sublimation du SiC suite au déclenchement d'une structure parasite. L'intégration d'une diode Zener sur le drain du MESFET a ainsi été testée et validée comme protection ESD. La simulation démontre que la protection est inefficace par rapport à la tenue aux radiations d'ions lourds. Assurer la robustesse de ces technologies n'apparaît pas plus simple que pour les composants en silicium. Des solutions sont toutefois envisageables pour aider les concepteurs à améliorer la robustesse aux ESD, bien que des études supplémentaires restent à mener.

  • Titre traduit

    Tribute to failure mechanism analyze during electrosttic discharge or heavy ion radiation on silicon carbide MESFET


  • Résumé

    Power management is nowadays crucial with the global warming and the electronic needs of the society. Wideband gap semi-conductors like Silicon Carbide (SiC) are emerging in power electronic landscape because of their better properties in comparison with Silicon. Nevertheless reliability and knowledge about internal physic during electrostatic discharge (ESD) or radiation event is still missing and need specific studies. In this work, several SiC MESFET have been tested and results show two mains failure mechanism. First the passivation oxide clamping, and secondly the SiC sublimation induced by a parasitic structure in the device. An ESD protection was tested and validated. Unfortunately, this solution isn't efficient for heavy ion protection. Indeed, no impact on the radiation robustness is noticed on the MESFET during a radiation event. SiC ESD reliability doesn't look better than for Silicon devices. ESD robustness improvements are proposed in this work even if integration of this MESFET is still required to validate the improvement.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2017 par Université Paul Sabatier, Toulouse 3 [diffusion/distribution] à Toulouse

Contribution à l'analyse des mécanismes de défaillance lors de décharges électrostatiques et de radiations aux ions lourds de composants MESFET en carbure de silicium


Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.
Cette thèse a donné lieu à 1 publication .

Consulter en bibliothèque

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2017 par Université Paul Sabatier, Toulouse 3 [diffusion/distribution] à Toulouse

Informations

  • Sous le titre : Contribution à l'analyse des mécanismes de défaillance lors de décharges électrostatiques et de radiations aux ions lourds de composants MESFET en carbure de silicium
  • Détails : 1 vol. (135 p.)
La version de soutenance de cette thèse existe aussi sous forme papier.

Où se trouve cette thèse ?

Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.