Ali AMMAR soutiendra sa thèse le 01/03/2024 à 09:00.
Lieu : INSA Lyon, bâtiment G. Eiffel, Amphithéatre A2
basés sur 4H-SiC.
Jury :
Rapporteurs :
M. Andrea IRACE, Professeur des Universités, Université de Naples Federico II
M. Stéphane LEFEBVRE, Professeur des Universités, Université Paris-Saclay
Examinateurs :
Mme. Marie-Laure LOCATELLI, Chargée de Recherche CNRS , UT3-Toulouse INP (UMR 5213)
Encadrement :
M. Dominique PLANSON, Professeur des Universités, Directeur de thèse
M. Luong VIET-PHUNG, Maître de Conférences
Résumé :
L’objectif principal de cette thèse est de concevoir et fabriquer un BJT npn haute tension (2x2 mm2) à base de 4H-SiC avec la capacité de supporter et de bloquer plus de 10 kV en plus d’un gain de courant décent (β). Les fonctionnalités qui améliorent l’efficacité de la protection périphérique des dispositifs bipolaires et augmentent la tension de blocage, telles que l’extension de terminaison de jonction et les anneaux de garde, ont été étudiées et intégrées dans un modèle entièrement optimisé validé par des simulations TCAD avant le processus de fabrication. Onze niveaux photolithographiques ont été traités lors de la fabrication des dispositifs de puissance. La protection périphérique est constituée d’un JTE de 360 μm de long réalisé par implantation d’Al avec une dose de 1013 cm-2 vérifiée à partir de simulations. Six anneaux de garde sont ajoutés chacun de 5 μm de long avec un espace initial de 4 μm entre le JTE et le premier anneau. Après cela, un incrément d’espace de 0,5 μm est ajouté à l’initial, chaque fois qu’un anneau est ajouté (c’est-à-dire que l’espace entre le 1er et le 2ème anneau est de 4,5 μm, entre le 2ème et le 3ème est de 5 μm). Quatre plaquettes ont été traitées dans une salle blanche à l’ESIEE Paris, et des caractérisations inverses à haute tension ont été réalisées à l’aide d’une station de sonde sous vide à l’Institut de Saint-Louis, France. Le BJT npn fabriqué a enregistré une tension de claquage à émetteur ouvert BVCBO jusqu’à +11 kV avec une densité de courant de fuite de 0,1 mA/cm2. Les caractérisations directes I-V ont été réalisées à température ambiante au laboratoire Ampère à Lyon. Le gain de courant continu maximum atteint par la zone active de 0,56 mm2 est de (β = 27) à un courant de base (IB = 80 mA) et une tension de collecteur VCE = 13 V, ce qui donne une densité de courant de 123 A/cm2.
Mots-clés :
Carbure de Silicium, Composants Haute tension, Transistor bipolaire, Commande optique