Lettre du LAAS

Publication trimestrielle du Laboratoire
d'analyse et d'architecture des systèmes du CNRS

Ce travail de thèse traite de la conception, l'optimisation et la modélisation électrique d'une nouvelle génération de composants MOS de puissance, appelés FLIMOS (FLoating Islands MOSFET). La structure FLIMOS est obtenue en introduisant des îlots flottants dans la zone de drift d'une structure VDMOS conventionnelle. Ce concept permet de réduire la résistance à l'état passant des transistors MOS de puissance. Comparée à la structure à Superjonction, la structure FLIMOS est très intéressante pour les faibles et moyennes tensions de claquage.Dans le premier chapitre, nous avons décrit le principe de fonctionnement des principaux transistors MOS de puissance discrets et intégrés. Ensuite, nous avons donné la relation de la limite dite du silicium dans le cas des transistors MOS en la comparant à celle des nouveaux transistors FLIMOS et MOS à Superjonction. Enfin, étant données les avancées technologiques fulgurantes dans l'obtention de substrats en matériaux semi-conducteurs large bandgap, l'impact de ces nouveaux matériaux sur les performances statiques et dynamiques des composants de puissance a été expliqué et commenté.Dans le deuxième chapitre, nous avons proposé une approche analytique permettant d'estimer la tension de claquage, la résistance passante spécifique et les capacités inter-électrodes de la structure FLIMOS. Ensuite, nous avons défini la plage des dopages utiles de la zone de drift pour laquelle la structure FLIMOS était optimisée. En s'appuyant sur les résultats de la simulation bidimensionnelle, nous avons démontré que le concept des îlots flottants ne dégradait pas les performances dynamiques des composants MOS de puissance.Dans le troisième chapitre, un nouveau modèle SPICE, des transistors MOS de puissance faibles tensions à canal court, a été proposé pour la première fois. Ce modèle décrit d'une façon plus exacte la zone de transition entre la zone linéaire et la zone de saturation du transistor MOS de puissance et tient compte, en plus, des effets du canal court sur la tension de seuil et la mobilité. Les paramètres de ce nouveau modèle sont les mêmes que ceux du modèle SPICE niveau 3. Enfin, le modèle a été validé en comparant les résultats des simulations SPICE aux valeurs mesurées.Mots-clés : Transistor FLIMOS, Tension de claquage, Résistance passante spécifique, Modélisation, modèle SPICE.