Limitation fondamentale dans les transistors MOS de puissance ; le compromis entre la résistance à l'état passant RON et la tension de claquage VDBR

Influence des zones d'accès sur la résistance à l'état passant des transistors moyennes tensions VDMOS de puissance

“…Dans une publication antérieure, nous avions proposé un calcul de la résistance du canal et d'une partie de la résistance du volume N - [1]. Nous avions négligé, dans cette étude, l'effet de la présence de la couche accumulée.…”

“…Aussi une étude particulière visant à déterminer l'effet du champ transverse sur la mobilité dans cette zone accumulée sera proposée. Nous préciserons ainsi la limite complète du compromis « résistance à l'état passant-tension de claquage », en utilisant le modèle de la résistance d'accès Ra et les limites asymptotiques basses et hautes tensions publiées antérieurement [1].…”

“…La localisation de ces zones a pu être précisée par une étude bidimensionnellerésolution des équations de Laplace, de Poisson et de continuitépar différences finiesdont un exemple de résultat est présenté sur la figure 2. Dans le cadre de cette étude, nous nous limiterons à l'analyse de la contribution de Ra. Les expressions de R,,,h et Rd déjà étudiées par ailleurs [1] seront rappelées dans le paragraphe 4. La résistance d'accès Ra est définie comme étant la résistance qui relie le point A -fin du canal d'inversion sous la grilleau plan BC ( Fig. 1), considéré comme étant l'équipotentielle qui délimite la zone de défocalisation des lignes de courant dans le corps du semiconducteur N -.…”

“…Evolution de la résistance d'accès en fonction de la tenue en tension, Influence de l'épaisseur d'oxyde. Les relations liant les paramètres relatifs à la couche épitaxiée, épaisseur, dopage, mobilité dans le volume en fonction de la tension de claquage drain-source VDBR, ont été établies par le passé au Laboratoire [1]. Il a été montré que le couple épaisseur-dopage, permettant de minimiser la résistance volumique du barreau N -dans la direction verticale, s'exprime par :…”

“…Rappelons que, bien entendu, l'étude correspond à des structures idéales optimales [1] en ce qui concerne : i) la forme des cellulestriangles ou carrés ou hexagonesii) les valeurs du dopage et de l'épaisseur de la couche épitaxiale, iii) les profondeurs de diffusion N et P. Rappelons en particulier que les hypothèses i) d'épaisseur de diffusion P ou P + négligeable devant l'épaisseur d'épitaxie N -, ii) d'un rapport de répétition r/l, égal à l'unité pour les carrés ou les hexagones ou égal à J3 pour les trianglespeuvent ne pas être réalisables dans le cas de certaines structures basses tensions fortement densifiées [1].…”