Design, intégration technologique et caractérisation d'architectures de diodes JBS en carbure de silicium

Design, fabrication and characterization of silicon carbide JBS diodes

• Auteur / Autrice : Jérôme Biscarrat
• Direction : Daniel Alquier, Jean-François Michaud, Emmanuel Collard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 13/02/2015
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire GREMAN (Tours)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École polytechnique universitaire (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Edwige Bano
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Planson, Philippe Godignon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Silicium poreux

Électronique de puissance

Dispositifs de sécurité

Diodes à barrière de Schottky

Carbure de silicium

Mots clés libres

Carbure de silicium

Diode JBS

Électronique de puissance

Contact Schottky

SiC poreux

Protection périphérique

Silicon carbide

JBS diode

Power electronic

Schottky contact

Porous SiC

Edge termination

Résumé

Ce travail de thèse est consacré à la conception et à la fabrication de diodes JBS en carbure de silicium. Une première partie de ce travail a consisté à concevoir par simulation une protection périphérique de la diode la plus efficace possible en réduisant sa sensibilité à la technologie (charges dans l’oxyde et activation des dopants). L’impact de la géométrie de l’anode de la diode JBS sur le champ électrique maximum sous le contact Schottky en inverse et la résistance série de la diode à l’état passant a été étudié. Une nouvelle architecture de diode JBS, à base de tranchées implantées, a été proposée pour pallier les limitations liées aux faibles profondeurs d’implantation d’Al. Une deuxième partie de ce travail a concerné le développement de briques technologiques, indispensables à la fabrication de la diode JBS, tels que les contacts métalliques et la gravure. Enfin, la fabrication complète et la caractérisation électrique de diodes ont été réalisées afin de valider les éléments de conception et l’intégration des briques technologiques développées durant cette thèse.

This study was dedicated to the design and to the fabrication of SiC JBS diodes. The first part of this work includes the design of robust efficient edge termination of the diode with special care to its technology sensitivity. The impact of anode layout of JBS diode on the maximum electric field under Schottky contact and on the on-state resistance has been investigated. A new structure of JBS diode, trenched and implanted, has been proposed to overcome the low Al implantation depth. A second part of this work has been focused on the development of technological steps required for the fabrication of JBS diodes such as metal contact and SiC etching. Finally, full fabrication and electrical characterization of diodes have been carried out in order to validate the design and the integration of technological steps developed during this thesis work.