Thèse soutenue

Evaluation technologique de structures 3D dans le silicium pour la réalisation de composants de puissance

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Auteur / Autrice : Sylvain Nizou
Direction : Daniel Alquier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Tours

Résumé

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La « verticalisation » des composants de puissance, nécessaire pour acheminer des fortes densités de courant, est bien connue. Il n’empêche que la circulation des courants perpendiculairement à la surface dans les composants de puissance limite aujourd’hui leur intégration. Dans cette problématique, une rupture technologique, associée à un concept nouveau de l’électronique, les structures 3D, voit le jour avec ce travail de thèse. Il s’agit de concevoir, dans un premier temps, des structures électroniques connues, dans lesquelles la circulation du courant est parallèle à la surface de la plaquette en utilisant toute l’épaisseur de celle-ci. L’intérêt de ce travail tient en premier lieu dans le gain important en densité d’intégration des composants de puissance qu’autorise l’approche 3D. De plus, ce concept s’inscrit en rupture au niveau des technologies du silicium, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux développements dépassant largement le cadre de l’électronique de puissance. La première partie de ce document introduit et formalise le concept 3D. Elle propose de plus une analyse de la faisabilité technologique des éléments de base de l’intégration 3D. Le développement des étapes technologiques de base (gravure, photolithographie, dépôt et dopage) adaptées à des structures 3D y est donc décrit. La seconde partie de ce travail présente la conception et la fabrication d'un prototype de composant de puissance 3D, un transistor MOSFET, permettant d'évaluer l'application de l'ensemble des technologies 3D développées. Finalement, cette étude permet de statuer sur la maturité technologique requise pour que le concept 3D offre les gains théoriques espérés.