Sommaire. Nomenclature Introduction générale Chapitre I : Le carbure de silicium pour l électronique de puissance...21.

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Jérémie Rousseau
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1 Nomenclature...17 Introduction générale...19 Chapitre I : Le carbure de silicium pour l électronique de puissance Les applications de l ISL Pourquoi le SiC? Un peu d histoire Propriétés du SiC Cristallographie Propriétés électriques Qualité des substrats SiC disponibles sur le marché Les composants de puissance Composants en silicium Les composants de puissance en SiC Présentation Diode Schottky SiC Diode bipolaire SiC Diode Merged PiN/Schottky barrier (MPS) MOSFET SiC JFET SiC Thyristor SiC Résumé...45 INSA Lyon Laboratoire Ampère / Institut Saint-Louis 11

2 Optimisation des étapes technologiques pour la fabrication des composants de puissance en SiC 4. Systèmes d électronique de puissance en SiC Conclusion Chapitre 2 : Technologie de fabrication Chimie Nettoyage Gravure de métaux Optimisation de la photolithographie Etat de l art de l épitaxie SiC Oxydation Origine des états d interface Etat de l art Développement d un procédé d oxydation Dopage localisé Présentation Implantation ionique Dopants Masque d implantation Optimisation du recuit post-implantation La gravure plasma SiC Introduction Le plasma Définition Propriété d un plasma Températures Fréquences du plasma Interaction d un plasma avec une surface Mécanisme de gravure Les principaux réacteurs plasmas Etat de l art de la gravure SiC Développement de la gravure du SiC avec un réacteur plasma RIE Présentation du réacteur RIE utilisé Gaz utilisés Masque de gravure Sélectivité Choix du masque Influence de la pression Procédé de gravure optimal Morphologie Heu VANG / thèse en génie Electrique

3 Mécanisme de gravure Stries Micromasking Influence de la cathode Influence du masque de gravure Conclusion Contact ohmique sur SiC-4H Présentation Dépôt des métaux Théorie du contact métal - semi-conducteur Cas idéal Фm = Фs Фm < Фs Фm > Фs Cas réel Effet des états d interface Indice d ionicité Modes de conduction d un contact métal semi-conducteur Exemple du contact ohmique sur Silicium Mesure de la résistance spécifique Transmission Line Method (TLM) Circular Transimission Line Method (CTLM) Cross Bridge Kelvin Resistance (CBKR) Etat de l art du contact ohmique sur SiC Etat de l art du contact ohmique sur SiC-4H type N Etat de l art du contact ohmique sur SiC-4H type P Développement d un contact ohmique Ni/Al sur SiC-4H type P Préparation de la surface Composition du contact Recuit Morphologie du contact Formation du contact ohmique Conclusion Conclusion du chapitre Chapitre 3 : Conception et caractérisation de composants de puissance Modélisation Outil de simulation Modèle de la mobilité Modèle de la durée de vie des porteurs INSA Lyon Laboratoire Ampère / Institut Saint-Louis 13

4 Optimisation des étapes technologiques pour la fabrication des composants de puissance en SiC 1.4. Coefficient d ionisation Conception de diodes haute tension Introduction Diodes avec une protection périphérique mesa Présentation Résultats de la simulation Diodes N+P-P+mesa Diodes P+N-N+ mesa Résumé Diodes avec une protection périphérique JTE Présentation Résultats de simulation Diodes JTE 6kV : plaque avec une épitaxie de 60 µm Diodes 1,2 kv : plaque avec une épitaxie de 11 µm Résumé Jeu de masque Conclusion Fabrication des dispositifs Caractérisation Banc de caractérisation Diodes bipolaires SiC avec une protection périphérique JTE Caractérisation diodes PiN JTE 1,2 kv En régime direct En régime inverse Conclusion Caractérisation diodes PiN SiC 6 kv En régime direct En régime inverse Conclusion Résumé Diodes bipolaires SiC avec une protection périphérique mesa Diodes mesas N+P-P+ 1,2 kv En régime direct En régime inverse Diodes mesas P+N-N+ 1,2 kv En régime direct En régime inverse Conclusion Conclusion du chapitre Heu VANG / thèse en génie Electrique

5 Conclusion générale Bibliographie Annexe I : Process de fabrication des diodes JTE Annexe II : Process de fabrication des diodes mesas INSA Lyon Laboratoire Ampère / Institut Saint-Louis 15

6 Optimisation des étapes technologiques pour la fabrication des composants de puissance en SiC 16 Heu VANG / thèse en génie Electrique

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