Modélisation et réalisation de terminaisons de jonctions haute tension compatibles avec la technologie planar : les anneaux polarisés et la spirale de SIPOS
Résumé
This thesis deals with the breakdown capability of discrete power devices or integrated circuits. It presents a study about guard techniques which allows the breakdown capability of an ideal plane junction. We study two techniques of potential linearization: the biased rings and the spiral SIPOS. The work achieved here is about:
- comprehension and analysis of the static and dynamic state,
- determination of design rules: evaluation of critical parameters for a breakdown voltage of 1000V. The main parameters of this study are: the surface used, the complexity of the technological fabrication process, the sensibility of parameters to the technology (oxide charges),
- realisation of test devices. The main results obtained are: fabrication of diodes in the range of 600 to 1200 V, efficiency of protection about 95 % (biased rings and spiral SIPOS), insensitivity to oxide charges density, robustness of the technology, large tolerance of the design rules.
- comprehension and analysis of the static and dynamic state,
- determination of design rules: evaluation of critical parameters for a breakdown voltage of 1000V. The main parameters of this study are: the surface used, the complexity of the technological fabrication process, the sensibility of parameters to the technology (oxide charges),
- realisation of test devices. The main results obtained are: fabrication of diodes in the range of 600 to 1200 V, efficiency of protection about 95 % (biased rings and spiral SIPOS), insensitivity to oxide charges density, robustness of the technology, large tolerance of the design rules.
Cette thèse traite du problème de la tenue en tension des composants de puissance, discrets ou intégrés. Elle concerne l'étude des techniques de garde de jonctions qui permettent d'obtenir une efficacité de protection maximale, c'est-à-dire d'approcher au mieux la tenue en tension de la jonction idéale plane. Nous étudions le fonctionnement et les règles de conception de deux techniques de linéarisation de potentiel : les anneaux diffusés polarisés et la spirale de SIPOS. Le travail réalisé ici comporte les points-clés suivants :
- compréhension et analyse du fonctionnement statique et dynamique,
- détermination des règles de conception : évaluation des paramètres critiques pour des tenues en tension de 1000V. Les paramètres importants de cette étude sont : la surface occupée, la complexité technologique de réalisation, la sensibilité à la technologie (les charges dans l'oxyde),
- réalisations de structures tests sur silicium. Les principaux résultats obtenus sont les suivants : réalisations de diodes de calibre 600 à 1200 V, efficacité de protection de 95 % (anneaux polarisés et SIPOS spirale), insensibilité aux charges d'interface, robustesse vis-à-vis des tolérances de la technologie, grande tolérance sur les règles de dessin.
- compréhension et analyse du fonctionnement statique et dynamique,
- détermination des règles de conception : évaluation des paramètres critiques pour des tenues en tension de 1000V. Les paramètres importants de cette étude sont : la surface occupée, la complexité technologique de réalisation, la sensibilité à la technologie (les charges dans l'oxyde),
- réalisations de structures tests sur silicium. Les principaux résultats obtenus sont les suivants : réalisations de diodes de calibre 600 à 1200 V, efficacité de protection de 95 % (anneaux polarisés et SIPOS spirale), insensibilité aux charges d'interface, robustesse vis-à-vis des tolérances de la technologie, grande tolérance sur les règles de dessin.