Cadre et contexte :

Les composants AlGaN/GaN actuellement développés au LETI adressent notamment le marché des convertisseurs de puissance actuellement en pleine expansion (véhicule électrique, énergies renouvelables notamment solaire, réseaux intelligents, etc.). Ces composants sont amené à fonctionner à haute tension (typiquement 650V ou supérieur) et à de forts courants (supérieures à 10 A) afin notamment de gérer les puissances nécessaires aux applications (typiquement plusieurs dizaines de kilo-Watt dans un véhicule électrique). Il apparaît ainsi que le composant actif (silicium , AlGaN, SiC) n'est plus le seul élément limitant mais que les interconnexion métalliques au cœur de la puce doivent résister à des courants élevés (>100kA/cm²) et à travailler à haute température (>150°C, voire 200°C).

Travail demandé :

Il s'agira de quantifier notamment dans un premier temps la fiabilité d'interconnexions de la puce (via, lignes, …), en fonction des conditions de stress (pic de courant transitoires et/ou répétitif ou stress continu, et ce à différentes températures) et ce pour différents type de métallisations, certaines standard (Al dopé Cu, Cu) et d'autres plus innovantes, notamment à base de nouveaux composés métalliques dérivés du cuivre.

Sur la base de ces études préliminaires, il s'agira d'identifier les éléments limitants, qu'ils soient dû à l'architecture des lignes ou via utilisés pour les interconnexions, à l'intégration choisie (épaisseurs des couches, mode de réalisation) ou au matériau lui-même (conducteur métalliques, couches d'interfaces et couches barrières, isolants, …).

Ce travail se réalisera à l'interface entre les laboratoires « Composants de puissance » et « Laboratoire fiabilité » du CEA, et débouchera ensuite sur une thèse qui sera réalisée en partie avec un partenaire extérieur qui développe actuellement de nouveaux matériaux pour les interconnexions