Etude des architectures de dispositifs de puissance sur substrats SiC innovants

Study of power devices architectures based on innovative SiC substrates

• Auteur / Autrice : Ahmad Abbas
• Direction : Edwige Bano
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Nano électronique et Nano technologies
• Date : Inscription en doctorat le 04/04/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (LETI)

Mots clés

Mots clés libres

Puissance

SiC

Dispositifs

Semi-conducteurs

Intégration

Tcad

Power

SiC

Devices

Semiconductors

Integration

Tcad

Résumé

Le LETI porte des activités sur les matériaux et les dispositifs de puissance depuis de nombreuses années (GaN sur Si 200mm, pour transistors de puissance 650V par exemple). Fort de ses expertises en matériaux, intégration et caractérisation, le LETI adresse aussi des études sur d'autres semiconducteurs WBG (Wide Band Gap), notamment le carbure de silicium (SiC). Avec un industriel spécialiste des substrats, le LETI développe des solutions en rupture pour les fabricants de dispositifs de puissance à base de SiC (substrats de grand diamètre 150mm et surtout 200mm). Souhaitant accompagner et supporter ces développements, les chercheurs du département spécialistes des transistors de puissance ont proposé des filières technologiques qui utilisent ces substrats. L'intérêt de telles intégrations est double : a) L'analyse de structures « simples » (diodes, capacités) via des caractérisations électriques (simples et avancées : DLTS, mesures I(V) en température…) couplées à des modélisations et simulations (TCAD notamment) permettra d'identifier les défauts du matériau SiC dans les substrats (et donc de fournir des outils efficaces à nos collègues en charges des optimisations process de ces substrats) b) L'étude d'architectures innovantes de composants plus complexes (transistors) tirant partie des propriétés particulières de ces nouveaux substrats (à la manière des CMOS sur FDSOI). Ces développements tireront partie des expertises en intégration « device » et des outils de fabrication (200mm) des plateformes leti. La thèse sera déroulera au sein de l'équipe projet « device SiC », au sein des laboratoires LAPS et LCEF du DCOS (en lien avec le LIFT pour le volet substrats, et le LSM pour la TCAD).

LETI has been working on materials and power devices for many years (GaN on Si 200mm, for 650V power transistors for example). Backed by its expertise in materials, device integration and characterization, LETI also conducts studies on other WBG (Wide Band Gap) semiconductors, in particular Silicon Carbide (SiC). With an industrial specialist in substrates, LETI is developing breakthrough solutions for manufacturers of SiC-based power devices (on substrates with large diameters of 150mm and especially 200mm). Wishing to accompany and support these developments, the department's researchers specializing in power transistors have proposed technological pathways that use these substrates. The advantage of such integrations is twofold: a) The analysis of 'simple' structures (diodes, capacitors) via electrical characterizations (simple and advanced: DLTS, temperature I(V) measurements, etc.) coupled with modelling and simulations (TCAD in particular) will make it possible to identify the defects of the SiC material in the substrates (and therefore to provide effective tools to our colleagues in charge of the process optimizations of these substrates) b) The study of innovative architectures of more complex components (transistors) taking advantage of the particular properties of these new substrates (like CMOS on FDSOI). These developments will take advantage of the device integration expertise and manufacturing tools (200mm) of LETI platforms. The thesis will take place within the “SiC Device” team project, within LAPS (devices) and LCEF (electrical characterization) laboratories of DCOS (in connection with LIFT for the substrates components, and the LSM for TCAD).