Filière technologique de puissance intelligente haute tension à isolation diélectrique basée sur la soudure directe sur silicium

A high voltage dielectrically isolated smart power technology based on silicon direct bonding

• Auteur / Autrice : Véronique Macary
• Direction : Marise Bafleur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Produit d'apport (brasage)

Diélectriques

Isolation électrique

Haute tension

Semiconducteurs de puissance

Silicium -- interfaces -- thèses

Mots clés libres

Electronique

Circuit integre

Circuit puissance

Isolation electrique

Dielectrique

Haute tension

Methode directe

Silicium

Nc

Fixation puce

Cd

Integrated circuit

Power circuit

Electrical insulation

Dielectric materials

High voltage

Direct method

Silicon

Nc

Chip bonding

Cd

Résumé

La faisabilite d'une filiere technologique a isolation dielectrique basee sur la technique de soudure directe sur silicium est ici etudiee et demontree, pour les applications de puissance intelligente dans la gamme des hautes tensions (1000-1500 v, 1-20 a), ou une configuration verticale du composant de puissance est necessaire. L'isolation statique et dynamique du circuit basse tension, integre a cote de ce composant de puissance vertical, est le point critique de cette famille de circuits integres. L'isolation par dielectrique offre une meilleure protection pour le caisson basse tension, car elle elimine les composants bipolaires parasites presents dans une technologie a isolation par jonction. L'utilisation de la soudure directe sur silicium permet d'obtenir a un cout modere une couche d'oxyde d'isolation enterree. En outre, notre application necessite la presence d'une zone de soudure si/si dans la partie active du composant de puissance vertical. L'influence du nettoyage avant soudure sur les caracteristiques electriques de l'interface si/si est mise en evidence, et la presence de defauts cristallins dans cette zone est consideree comme la principale cause de possibles dysfonctionnements. Les solutions apportees aux problemes de compatibilite de procede de la soudure sur silicium avec un procede standard ont permis de valider une filiere complete comportant l'integration simultanee d'un transistor bipolaire de puissance vertical avec une circuiterie de controle bipolaire. Une terminaison haute tension pour le circuit integre de puissance, d'optimisation simple, basee sur le concept d'anneaux polarises, et ne necessitant pas d'etape technologique supplementaire, est enfin proposee pour completer la filiere technologique mise en place. Cette structure d'anneaux est etudiee a l'aide de simulations electriques bidimensionnelles (logiciel bidim2) ainsi que d'un modele analytique simplifie