Les BTFA

Nous allons maintenant présenter plus en détail les BTFA qui constitueront notre composant VD-MOSFET.

3.3.3.2.2.1Périphérie

Elle est utile pour la tenue en tension du composant en surface, un claquage peut apparaître dû à une concentration de champs électriques devenant critique. Il existe plusieurs types de périphérie, poche, anneaux de garde, terminaison de puce MESA,... Nous avons fait le choix de réaliser des anneaux de garde. Ce type de périphérie consiste en la réalisation d'anneaux concentriques de poche P+ permettant la remontée progressive du champ électrique, comme nous le présente la figure 3-23.

Figure 3-23: répartition du champ électrique dans la périphérie

Les distances entre les anneaux ainsi que leurs dimensions doivent être calculées pour chaque niveau de tension souhaité. Nous avons donc fait ce travail pour que notre périphérie tienne une tension de 600V. Mais on pourrait imaginer avoir une banque de BTFA de terminaisons en tension pour pouvoir adresser tous les types de cahier des charges en tension.

La périphérie en tension fait le tour du composant. Dans un souci de simplification, nous avons fait le choix de réaliser un quart de la géométrie puis de faire quatre instances correctement orientées de ce motif. La figure 3-24 présente le quart de la périphérie et la figure 3-25 l'assemblage de quatre instances du premier.

Figure 3-24: quart de périphérie Figure 3-25: périphérie complète

Nous pouvons remarquer immédiatement sur la figure de droite deux lignes d'étirement. En effet, la périphérie possède deux paramètres permettant de faire varier sa largeur et sa hauteur. Nous avons maintenant une périphérie en tension possédant deux paramètres permettant de l'adapter à n'importe quelles dimensions de puce.

3.3.3.2.2.2Plots de contacts

Ils permettent l'inter-connexion en surface de la puce. Dans notre cas, il n'existe pas de plot de contact de source ; en effet, c'est la surface active de la puce qui servira directement de plot de source. Par contre, nous devons mettre des plots de contact pour la grille. Nous avons fait le choix de mettre ces plots dans les «angles» de la périphérie. Ce choix se justifie par le fait qu'au vu de la courbure de la périphérie, il serait complexe de placer à cet endroit des cellules de VD-MOSFET car leurs dimensions devraient être variables afin de suivre la courbure (la courbure pouvant elle-même être variable en fonction des caractéristiques électriques du BTFA de terminaison en tension). La figure 3-26 présente donc le masque réalisé pour le plot de contact.

Figure 3-26: plot de contact

Cet élément ne comporte aucun paramètre, ceci vient du fait que sa géométrie ne variera pas avec la taille de la puce. Toutefois, la courbure étant donnée par la terminaison en tension, si celle-ci venait à varier, ce BTFA devra s'adapter et par conséquent, un ou des paramètres devront être ajoutés.

3.3.3.2.2.3Amenée de courant

La connexion de la grille se faisant par un plot de contact, nous devons relier les plots de grilles aux doigts ou cellules actives pour faire transiter les charges. Nous avons fait le choix de réaliser une amenée de grille qui fait le tour du composant, permettant ainsi d'assurer une connexion entre les grilles des cellules. Pour réaliser cette amenée de grille, nous avons réalisé un quart de l'élément entourant le composant. Nous ferons quatre instances pour réaliser l'amenée de grille complète. La figure 3-27 présente le quart (élément de base) et figure 3-28 l'élément complet permettant la réalisation du tour.

Figure 3-27: quart d'amenée de courant de grille Figure 3-28: amenée de courant de grille complète

Nous pouvons constater sur la figure 3-28 que l'élément faisant le tour comporte des lignes d'étirement paramétrées. Ainsi, nous pouvons réaliser un étirement de l'amenée de grille afin de l'adapter à la taille de la puce.

De plus, afin de réduire le chemin parcouru par le courant de grille, nous avons ajouté une barre verticale coupant le composant en deux parties. Nous pouvons voir sur la figure 3-29 la géométrie réalisée pour la barre verticale.

Figure 3-29: pCell de l'amenée de courant de grille droite

Nous pouvons constater que cet élément a été réduit le plus possible. Des lignes d'étirement, à l'aide de paramètres, nous permettent de définir la taille en hauteur et en largeur de notre barre.

3.3.3.2.2.4Cellule MOSFET

Si les éléments que nous avons présentés jusqu'ici sont les éléments indispensables pour le fonctionnement des cellules de VD-MOSFET, la cellule MOSFET est la fonction première de notre pré-système. Il existe plusieurs types de cellules : carrées, en doigts interdigités, rectangulaires,... Nous avons fait le choix de réaliser des cellules de type rectangulaire. Ces cellules sont des cellules initialement carrées

que nous étirons. Toutefois, nous avons fait le choix d'arrondir les angles de nos cellules afin de réduire les effets 3D en bouts de doigts, ce qui nous permet de considérer localement nos cellules comme étant en deux dimensions. La figure suivante représente le pCell de la cellule que nous avons réalisées.

Figure 3-30: pCell de la cellule du VD-MOSFET

Nous avons associé à ce pCell, un étirement en largeur permettant de choisir la géométrie de notre cellule. La variable associée à ce paramètre est la largeur du canal : w_canal. La figure suivante présente des instances de notre cellule pour diverses valeurs d'étirement.

Figure 3-31: exemples d'instances du pCell de la cellule VD-MOSFET

De plus, nous avons ajouté un paramètre permettant la répétition de la cellule suivant la direction opposée à l'étirement. Le paramètre sera renseigné par la variable nommée nbre_cell, comme présenté sur la figure 3-31 à droite.

3.3.3.2.2.5Composant

Nous avons donc défini tous les BTFA utiles à la création de notre composant VD-MOSFET. La figure suivante présente le composant final que nous avons réalisé.

Figure 3-32: masque du composant VD-MOSFET

Celui-ci est constitué de tous les éléments que nous venons de présenter. Nous avons été obligé d'instancier plusieurs BTFA de cellule VD-MOSFET. De plus, ce composant comporte trois paramètres : largeur_puce, hauteur_puce et hauteur_auxiliaire. Par conséquent, nous avons dû, à partir de ces paramètres, déterminer tous les autres paramètres géométriques de chaque BTFA instancié.

La plupart des paramètres sont identiques entre les BTFA et le composant, cependant des calculs sont parfois nécessaires pour les adapter. Les cellules VD-MOSFET sont les éléments les plus complexes à mettre en œuvre. En effet, le nombre de cellules dépend de la taille de la zone active. Il peut arriver que le nombre de cellules à mettre ne soit pas entier. Dans ce cas, nous devons prévoir de mettre un nombre entier de cellules et de remplir par un autre moyen l'espace laissé vide. Nous avons fait le choix d'ajouter un morceau équivalent à une amenée de grille.

Il est important de noter que tous les BTFA ont été conçus pour pouvoir être associés tels quel avec d'autres BTFA. Ceci permet au concepteur de ne pas avoir à se poser de questions. Dans la même veine, les valeurs de paramètres ont été standardisées de façon à limiter au maximum les calculs de paramètres spécifiques. Nous allons avoir l'occasion de voir cela dans la partie qui suit.

Figure 3-33: exemple d'ajustement de connexion d'éléments

Nous pouvons voir sur la figure des cellules VD-MOSFET, le plot de contact, l'amenée de grille et la périphérie en tension. Nous pouvons constater qu'une bande du même type que l'amenée de courant est ajoutée entre les cellules de VD-MOSFET et le plot de contact.