Le silicium poreux pour les périphéries TRIAC

Porous silicon for TRIAC peripheries

• Auteur / Autrice : Angélique Fèvre
• Direction : Gaël Gautier, Samuel Menard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 09/03/2017
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire GREMAN (Tours)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École polytechnique universitaire (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Morancho
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Tran-Van
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Dominique Planson, Thierry Djenizian

Mots clés

Mots clés contrôlés

Silicium -- Substrats

Métaux -- Moulage par injection

Nucléation

Métaux -- Oxydation anodique

Triacs

Silicium poreux

Mots clés libres

Silicium poreux

TRIAC

Périphérie

Anodisation

Injection de porteurs via une jonction p+/n en face arrière

Silicium faiblement dopé

Porous silicon

TRIAC

Periphery

Anodization

Hole injection from a back-side p+/n junction

Low doped silicon

Résumé

Ces travaux se sont consacrés à l’étude de l’intégration du silicium poreux au procédé de fabrication des TRIACs. Ce matériau a pour but d’optimiser les structures actuelles du point de vue de leur périphérie. Son utilisation en tant que terminaison de jonction pourrait ouvrir la voie à une diminution de la taille des puces et donc augmenter la quantité de puces par wafer. Le silicium poreux est intégré aux périphéries des TRIACs par gravure électrochimique dans du silicium faiblement dopé n (30−40 Ω.cm). Pour assurer le bon déroulement de la réaction et ce dans un cadre industriel, la technique d’injection de trous depuis une jonction p+/n est étudiée. L’influence des paramètres d’anodisation dans ces conditions est analysée. Une double couche composée de silicium macroporeux rempli de silicium mésoporeux et surmonté d’une couche de nucléation a été obtenue. Le silicium poreux est localisé dans la périphérie des TRIACs. Des mesures de tenue en tension d’une jonction p/n présentant cette terminaison à base de silicium poreux ont été évaluées et ont montrées des tenues en tension dix fois supérieures à la même structure sans silicium poreux. Toutefois, des perspectives d’amélioration sont proposées car ces résultats restent insuffisants.

The integration of porous silicon to TRIACs process is studied. The aim of this material is to optimize current structures dedicated to electrical insulation of those components namely the periphery. The use of porous silicon as junction termination could allow the increase of the number of die per wafer. Porous silicon is integrated to TRIAC peripheries by electrochemical etching in low doped n type silicon (30−40 Ω.cm). Hole injection from a p+/n junction is studied to determine the performance of the reaction as part of an industrial microelectronic process. The reaction parameters are studied in those conditions. A double layer consisting in a macroporous layer fully filled with mesoporous silicon and surmounted by a nucleation layer, is obtained. Porous silicon formation is limited to TRIAC peripheries. Voltage withstand of a p/n junction with porous silicon termination shows values ten times higher than the same structure without this insulator. Nevertheless, prospects of improvement are suggested because those results are insufficient.