Conception, technologie et caractérisation de transistors bipolaires de puissance à émetteur polysilicium

Design, technology and characterization of power polysilicon emitter bipolar transistors

• Auteur / Autrice : Patrick Austin
• Direction : JEAN LAMINADE
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Silicium -- Composés

Électronique de puissance

Transistors de puissance

Transistors bipolaires

Mots clés libres

Sciences appliquees

Electronique

Etude experimentale

Processus fabrication

Optimisation

Propriete electrique

Transistor puissance

Technologie bipolaire

Silicium

Nc

Polycristal

Monocristal

Si

Terminaison jonction

Transistor npn

Experimental study

Production process

Optimization

Electrical properties

Power transistor

Bipolar technology

Silicon

Nc

Polycrystal

Single crystal

Résumé

Une des principales difficultes lors de la conception des transistors bipolaires de puissance est le compromis entre le courant collecteur maximum admissible a la limite de la saturation (ic#m#a#x) et la valeur de la tenue en tension de la jonction collecteur-emetteur (vb#c#e#o). En fait, la reduction de la densite de courant de saturation de la jonction emetteur-base (j#s#b#e) est le seul moyen d'augmenter de maniere importante le gain en courant du transistor pour une tension vb#c#e#o donnee. Dans les dispositifs du traitement du signal et de l'information, l'utilisation du polysilicium pour realiser les emetteurs permet une reduction significative de la densite de courant j#s#b#e conduisant ainsi a une augmentation du gain en courant. Cette augmentation a ete attribuee a la reduction de l'injection de trous de la base vers l'emetteur pour des transistors du type npn. Notre but est de fabriquer un transistor bipolaire a emetteur polysilicium pour des applications de puissance. Nous presentons, dans ce memoire, le developpement et l'optimisation d'une filiere technologique permettant de realiser cette nouvelle structure. Pour ce faire, nous avons etudie une terminaison de jonction planar pp# pouvant bloquer dans la gamme des 400-600 v. Les etapes de fabrication sont decrites avec une attention particuliere sur les differents modes d'enfournement des plaquettes dans le reacteur l. P. C. V. D. (utilise pour la realisation des couches de polysilicium) compatibles avec les contraintes technologiques propres aux dispositifs de puissance. Nous avons ainsi optimise l'emetteur en etudiant l'influence de l'oxyde interfaciale existant entre le polysilicium et le monocristallin ainsi que celle correspondant a la qualite cristalline des substrats de depart sur les caracteristiques electriques. Nous avons, pour terminer, etudie le comportement en commutation de ces structures sur une charge resistive