Conception, réalisation et caractérisation de transistors à effet de
N◦d’ordre 2012-ISAL–XXXX Année 2012
THÈSE
Conception, fabrication et caractérisation
de transistors à effet de champ haute tension en carbure de silicium
et de leur diode associée
Présentée devant
l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon
pour obtenir
le GRADE DE DOCTEUR
École doctorale :
Électronique, Électrotechnique, Automatique
Spécialité :
Électronique de puissance
par
Florian Chevalier
Ingénieur Télécom Saint-Étienne
Thèse soutenue le ../../.... devant la Commission d’examen
Jury
M. Frédéric Morancho Professeur Rapporteur
M. Christian Schaeffer Professeur Rapporteur
M. Dominique Planson Professeur Directeur de thèse
M. Pierre Brosselard Maître de Conférences Directeur de thèse
M. Philippe Godignon Professeur Examinateur
M. Mathieu Bervas Ingénieur Invité
M. Grégory Grosset Ingénieur Invité
Laboratoire Ampère - UMR CNRS 5005 - INSA de Lyon
20, avenue Albert Einstein, 69621 Villeurbanne Cedex (FRANCE)
Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2012ISAL0084/these.pdf
© [F. Chevalier], [2012], INSA de Lyon, tous droits réservés
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Table des matières
Résumé, abstract 1
Mots-clés ........................................... 1
Résumé ............................................ 1
Key-words........................................... 2
Abstract............................................ 2
Introduction générale 3
1 Contexte et état de l’art 5
1 Propriétés et intérêts du carbure de silicium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Étapes des processus de fabrication des composants . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1 Croissance des substrats SiC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
a. Méthodehistorique ......................... 7
b. Procédéamélioré........................... 8
c. Procédéschlorés........................... 8
2.2 Dopage ..................................... 9
a. Dopage pleine plaque par croissance épitaxiale . . . . . . . . . . 9
b. Dopagelocalisé............................ 10
c. Formation des contacts ohmiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
d. Influence de la température de recuit et formation des contacts
Schottky ............................... 11
2.3 Gravure..................................... 12
a. Gravurechimique .......................... 12
b. Gravure par réaction ionique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
c. Gravure plasma induit par haute fréquence . . . . . . . . . . . . 14
2.4 Oxydation et passivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3 Dispositifs électroniques de puissance et fonction interrupteur . . . . . . . . . . . 16
3.1 La commutation en électronique de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2 Conduction dans les dispositifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.3 Composant à commutation spontanée : la diode . . . . . . . . . . . . . . . 19
a. Les diodes à conduction unipolaire face aux diodes à conduction
bipolaire ............................... 20
b. Les avantages du bipolaire sans les contraintes de l’unipolaire . . 20
3.4 Composant à fermeture commandée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.5 Composants à fermeture et ouverture commandée . . . . . . . . . . . . . 24
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