Etude de la tenue en tension de composants de puissance en carbure de silicium

= Study of blocking capabilities of Silicon Carbide power devices

• Auteur / Autrice : Sylvie Ortolland
• Direction : Jean-Pierre Chante
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Electrique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEGELY - Centre de génie électrique de Lyon (Rhône ; 1992-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diodes

Carbures

Composants électroniques

Résumé

L'objet de la thèse est d'étudier la tenue en tension de diodes de puissance, bipolaires et Schottky, réalisées sur des substrats en carbure de silicium de poly type SiC-6H. Ces diodes possèdent une protection périphérique de type MESA ou plane avec une extension latérale de jonction encore appelée JTE dont les caractéristiques ont été optimisées par simulation grâce au logiciel Medici. Les performances électriques de ces diodes ainsi que leurs limitations liées à la qualité cristalline du matériau ou à des contraintes technologiques ont été étudiées. Nous avons ainsi testé des structures MESA capables de tenir une tension inverse de 1100 V ou des diodes JTE avec une tenue en tension de 1500 V pour les bipolaires et 1200 V pour les Schottky, avec des courants de fuite classiquement trouvés dans la littérature (< 0,1 A. Cm"2). Nous avons aussi étudié l’influence bénéfique d'une diffusion de bore (dopant de type p) dans un matériau de type n trop dopé pour tenir une tension élevée ainsi que les effets de surface et de l'interface SiC/Si02 sur les courants de fuite. Cette étude a confirmé les potentialités du SiC pour obtenir des composants de puissance, en particulier des diodes Schottky 1200 V, pouvant fonctionner à hautes températures.

The purpose of this work is to study the blocking capabilities and the reverse electrical characteristics of 6H-SiC power Schottky and bipolar diodes. The peripheral protections used with these diodes are either MESA or a planar JTE (Junction Termination Extension) structure. They are optimised by simulation with Medici (from TMA) software. Electrical characteristics thus crystal quality and technological limits are studied. We test some MESA bipolar structures able to have a breakdown voltage of 1100 V and JTE devices able to black 1500 V for bipolar diodes and 1200 V for Schottky diodes with leakage current usually found in literature (< 0. 1 A. Cm-2 ). We also studied the influence of a boron diffusion (p-type dopant) in n-type epilayer in order to increase the breakdown voltage, and the surface effects on leakage current. This study confirms SiC capabilities to obtain power devices, in particular Schottky diodes, able to work at high temperature.