Conception et réalisation de transistors bipolaires de puissance à émetteur polysilicium

Abstract

L’utilisation des transistors bipolaires de puissance commutant des puissances très fortes suscite un intérêt grandissant en raison de leur totale commandabilité, à l’ouverture comme à la fermeture et de leur relative rapidité de commutation comparé aux thyristors. Une des caractéristiques de ces dispositifs est le compromis courant passant/tension bloquée. Pour un gain forcé et une tension de blocage imposé, un fort courant passant ne peut être obtenu qu’au prix d’une augmentation de surface qui peut devenir critique dans le cas de transistors conventionnels. Dans la première partie du mémoire nous comparons les différents modèles qui décrivent le fonctionnement des transistors à émetteur polysilicium et le monocristal est ainsi mis en évidence. La réalisation technologique de transistor de puissance à émetteur polysilicium constitue la part la plus importante de notre travail. Pour obtenir une tenue en tension satisfaisante, nous avons dû adopter le principe d’une terminaison PP⁻. L’analyse des caractéristiques des premiers composants obtenus a montré que certaines étapes du processus étaient particulièrement critiques dans la mesure où elles modifient les propriétés de l’interface monocristal/polysilicium. Ces résultats nous ont amenés à proposés un processus complet adapté à la fabrication de transistors bipolaires de puissance à émetteur polysilicium. Les résultats de la caractérisation électrique des composants que nous avons réalisés ont confirmé le bien fondé des études théoriques.