Ce travail présente la mise en œuvre du test par faisceau laser TPA pour l’étude de la sensibilité au phénomène SEB dans les diodes schottky en carbure de silicium. Le contexte de l’étude est décrit par un état de l’art du SEB sur les MOSFETs et Diodes en Silicium et en carbure de silicium. Une étude technologique et structurelle des composants en SiC a permis de dégager les avantages du SiC par rapport au Si conventionnel et a permis d’analyser les dégâts causés par le faisceau TPA. L’utilisation du montage expérimental sur la plateforme ATLAS dédié spécifiquement au test de matériaux à grand gap a permis de mettre en place une méthodologie de test sur des diodes schottky en SiC. L’efficacité de cette méthodologie est prouvée par l’obtention de résultats expérimentaux très originaux. La susceptibilité au SEB induit par la technique laser TPA a été démontrée. Les mesures SOA ont permis d’évaluer la robustesse des diodes schottky SiC face aux événements singuliers. Une modélisation analytique a été menée afin de comprendre la cause du mécanisme du SEB et la localisation des défauts induits par le faisceau TPA. / This work presents the implementation of the TPA laser beam testing to study the SEB phenomenon in silicon carbide Schottky diodes. The context of the study is described by a state of the art of SEB on Si and SiC MOSFETs and Diodes. Technological and structural study of SiC components has identified the benefits of SiC compared to conventional Si and permits to analyze the damage caused by the TPA beam. Using the experimental setup of the ATLAS platform dedicated specifically to test large gap materials has set up a test methodology on SiC Schottky diodes. The effectiveness of this methodology is demonstrated by obtaining original experimental results. Susceptibility to SEB induced by TPA laser technique has been demonstrated. SOA measurements were used to assess the robustness of SiC Schottky diodes to single event effects.An analytical modeling was conducted to understand the cause of the SEB mechanism and the location of defects induced by the TPA beam.

Galactic-cosmic-rays (GCR) exist in space from unknown origins. A cosmic ray is a very high energy electron, proton, or heavy ion. As a GCR transverses a power semiconductor device, electron-hole-pairs (ehps) are generated along the ion track. Effects from this are referred to as single-event-effects (SEEs). A subset of a SEE is single-event burnout (SEB) which occurs when the parasitic bipolar junction transistor is triggered leading to thermal runaway. The failure mechanism is a complicated mix of photo-generated current, avalanche generated current, and activation of the inherent parasitic bipolar transistor. Current space-borne power systems lack the utility and advantages of terrestrial power systems. Vertical-double-diffused MOSFETs (VDMOS) is by far the most common power semiconductor device and are very susceptible to SEEs by their vertical structure. Modern space power switches typically require system designers to de-rate the power semiconductor switching device to account for this. Consequently, the power system suffers from increased size, cost, and decreased performance. Their switching speed is limited due to their vertical structure and cannot be used for MHz frequency applications limiting the use of modern digital electronics for space missions. Thus, the Power Semiconductor Research Laboratory at the University of Central Florida in conjunction with Sandia National Laboratories is developing a rad-hard by design lateral-double-diffused MOSFET (LDMOS). The study provides a novel in-depth physical analysis of the mechanisms that cause the LDMOS to burnout during an SEE and provides guidelines for making the LDMOS rad-hard to SEB. Total dose radiation, another important radiation effect, can cause threshold voltage shifts but is beyond the scope of this study. The devices presented have been fabricated with a known total dose radiation hard CMOS process. Single-event burnout data from simulations and experiments are presented in the study to prove the viability of using the LDMOS to replace the VDMOS for space power systems. The LDMOS is capable of higher switching speeds due to a reduced drain-gate feedback capacitance (Miller Capacitor). Since the device is lateral it is compatible with complimentary-metal-oxide-semiconductor (CMOS) processes, lowering developing time and fabrication costs. High switching frequencies permit the use of high density point-of-load conversion and provide a fast dynamic response.

Ce travail présente la mise en œuvre du test par faisceau laser TPA pour l'étude de la sensibilité au phénomène SEB dans les diodes schottky en carbure de silicium. Le contexte de l'étude est décrit par un état de l'art du SEB sur les MOSFETs et Diodes en Silicium et en carbure de silicium. Une étude technologique et structurelle des composants en SiC a permis de dégager les avantages du SiC par rapport au Si conventionnel et a permis d'analyser les dégâts causés par le faisceau TPA. L'utilisation du montage expérimental sur la plateforme ATLAS dédié spécifiquement au test de matériaux à grand gap a permis de mettre en place une méthodologie de test sur des diodes schottky en SiC. L'efficacité de cette méthodologie est prouvée par l'obtention de résultats expérimentaux très originaux. La susceptibilité au SEB induit par la technique laser TPA a été démontrée. Les mesures SOA ont permis d'évaluer la robustesse des diodes schottky SiC face aux événements singuliers. Une modélisation analytique a été menée afin de comprendre la cause du mécanisme du SEB et la localisation des défauts induits par le faisceau TPA.