La fiabilite des chaines de conversion electrique dans les systemes embarques est un enjeu critique dans les applications ou interviennent des contraintes liees a la securite des personnes ou a des aspects economiques non-negligeables. La maintenance preventive permet de surveiller le bon fonctionnement des maillons faibles de la chaine de conversion, tels que les composants de puissance a semiconducteurs (IGBT a grille en tranchee) presents dans les convertisseurs d'electronique de puissance utilises dans le domaine du transport. L'objectif de ce travail est d'evaluer la possibilite d'utiliser l'etat de l'oxyde de grille comme indicateur de l'etat operationnel du composant, lorsque celui-ci est soumis a des contraintes thermo-electriques representatives de son fonctionnement. Les resultats obtenus par couplage de differentes techniques non destructives (methode capacite-tension et methode de mesure des charges d'espace) mettent en evidence des evolutions de l'oxyde liees a des effets causes par les charges electriques dans les zones de la structure les plus contraintes.L'etude et la modelisation des phenomenes dielectriques dans les couches minces d'oxyde necessitent de nouvelles methodes de mesure de la charge electrique a haute resolution spatiale. Dans le present travail, nous demontrons, a travers des simulations et des resultats experimentaux, l'applicabilite d'une de ces techniques de caracterisation, « la methode de l'impulsion thermique », sur ce type de structures de la microelectronique. Sa sensibilite aux fines zones de champ electrique localisees au niveau des interfaces est en particulier mise en evidence, en ouvrant des voies vers la mise au point de nouvelles techniques a haute resolution spatiale, basees sur des stimuli thermiques.
Stimuli space charge measurement methods can complement the microelectronic techniques in terms of sensitivity, charge localization and possibility to follow the electrical state of semi-conducting structures and components. In this paper, experimental set-ups based on thermal stimuli are used to obtain information about the electric charge distribution across metal-oxide-semiconductor structures of several hundreds of nanometers. Results obtained with thermal pulses and thermal steps are presented, studied and cross-correlated. They are confronted with analytical and numerical thermal and electrostatic simulations in order to assess and put into focus the possibilities of obtaining information about the charge distribution, particularly across the semiconductor and at the interface areas.
