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30/11/2012 : Florian CHEVALIER - INSA

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Florian CHEVALIER soutient sa thèse le 30 novembre 2012 à 10h15 - amphi AE2 Bât G. Ferrié - INSA de Lyon

Titre :

Conception, fabrication et caractérisation de transistors à effet de champ haute tension en carbure de silicium et de leur diode associée.

Jury :

  • Directeurs de thèse : Dominique PLANSON ; Pierre BROSSELARD
  • Rapporteurs : Frédéric MORANCHO ; Christian SCHAEFFER
  • Examinateurs : Mathieu BERVAS ; Grégory GROSSET ; Philippe GODIGNON

Résumé :

Dans le contexte des transports plus électriques, les parties mécaniques tendent à être remplacées par leurs équivalents électriques plus petits. Ainsi, le composant lui-même doit supporter un environnement plus sévère et de lourdes contraintes (haute tension, haute température). Les composants silicium deviennent alors inappropriés. Depuis la commercialisation des premières diodes Schottky en 2001, le carbure de silicium est le matériau reconnu mondialement pour la fabrication de dispositifs haute tension avec une forte intégration. Sa large bande d’énergie interdite
et son fort champ électrique critique permettent la conception de transistors à effet de champ avec jonction (JFET) pour les hautes tensions ainsi que les diodes associées.
Les structures étudiées dépendent de nombreux paramètres, et doivent ainsi être optimisées.
L’influence d’un paramètre ne pouvant être isolée, des méthodes mathématiques ont été appelées pour trouver la valeur optimale. Ceci a conduit à la mise en place d’un critère d’optimisation.
Ainsi, les deux grands types de structures de JFET verticaux ont pu être analysés finement. D’une part, la recherche d’une structure atteignant les tensions les plus élevées possible a conduit à l’élaboration d’un procédé de fabrication complexe. D’autre part, un souci de simplification et de stabilisation des procédés de fabrication a permis le développement d’un composant plus simple, mais avec une limite en tension un peu plus modeste.

MOTS-CLÉS : Carbure de silcium, simulation par éléments finis, caractérisation électrique, composant haute-tension, JFET, canal latéral, canal vertical, JFET double grille, diode PiN, diode Schottky, diode JBS, protection périphérique.