Dans cette these, nous abordons la conception des composants d'electronique de puissance, integres sur semi-conducteur. Dans cette large problematique, nous nous interessons plus particulierement aux methodes et outils logiciels et numeriques pour le dimensionnement technologique et geometrique. Ainsi, nous abordons le dimensionnement en faisant des compromis d'integration entre la technologie du composant de puissance et les fonctions electriques de ses composants annexes, en prenant en compte la fiabilite de la realisation technologique en salle blanche et les impacts de l'environnement electronique. Pour cela, nous avons propose des demarches, methodes et outils pour repousser les limites existantes de la conception, visant a offrir le support correspondant en terme de « design kit ». Finalement, nous appliquons les methodes et les demarches choisies et developpees, au dimensionnement d'un MOSFET de puissance (VDMOS), pour differents cahiers des charges.

/pdf/methodes-et-modeles-pour-une-approche-de-dimensionnement-stmiidxf7m.pdf

Méthodes et modèles pour une approche de dimensionnement géométrique et technologique d'un semi-conducteur de puissance intégré. Application à la conception d'un MOFSET vertical

Ces travaux de these portent sur l'integration heterogene des fonctions de commande pour des transistors de puissance verticaux a grille isolee. Ce travail a consiste en la conception des fonctions de commande pour un transistor de type MOSFET en technologie CMOS planar, puis en la conception du composant de puissance lui-meme, incluant des fonctions specifiques pour l'auto-alimentation de sa commande. Le deuxieme aspect de ce travail est l'etude et la realisation technologique de metallisations epaisses en surface de puces silicium pour l'hybridation en chip on chip de la partie commande et de la partie puissance. Ce memoire de these comporte trois chapitres equivalents : etudes theoriques et presentation des concepts, conception et validation experimentale de la partie commande puis conception de la partie puissance et developpements technologiques. Les champs d'application de ces travaux sont varies car ils couvrent un large domaine de l'electronique de puissance (convertisseurs hybrides).

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Conception et hybridation de l'environnement électronique des composants de puissance à structure verticale

The threshold voltage of insulated gate power transistors usually is around 3 to 4V and their nominal gate to source voltage between 15 and 20V. These unanimously recognized electrical characteristics are questioned in this paper in order to evaluate which benefits could be drawn from a reduction of the threshold voltage of power transistors. Logic level MOSFETs already exist, but this paper chooses to study theoretically the electrical and physical characteristics of power transistors as a function of the threshold voltage to see if these electrical values of power electronics standards are still appropriate. It appears that the reduction of the threshold voltage of power MOSFET reduces the amount of control power and may improve switching characteristics.

A. Bourennane

Papers

Towards reduced threshold voltages for vertical power Mosfet transistors