Orientadores : Wilmar Bueno de Morais, Pierre Rossel

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica

Resumo: Esta tese tem por objetivo a investigação da viabilidade de projeto de transistores VDMOS de potência e alta tensão,construídos num processo CMOS convencional, normalmente utilizado para aplicações de baixa tensão. Visa também verificar a possibilidade de construção monolítica do dispositivo...

Resumo: Esta tese tem por objetivo a investigação da viabilidade de projeto de transistores VDMOS de potência e alta tensão,construídos num processo CMOS convencional, normalmente utilizado para aplicações de baixa tensão. Visa também verificar a possibilidade de construção monolítica do dispositivo VDMOS de potência integrado a um circuito lógico de controle à baixa tensão. Primeiramente, s~o discutidos alguns aspectos teóricos das tecnologias de fabricação disponíveis, da tecnologia CMOS convencional, do modelamento do fenômeno de ruptura de junções P / N planares e do modelamento da resistência de condução de transistores VDMOS. Em seguida, com base nos aspectos teóricos desenvolvidos, discute- se o projeto e a caracterização elétrica de uma pastilha teste, contendo diodos e transistores VDMOS de alta tensão, fabricados num processo CMOS poço P, 3 micra, com uma camada de silício policristalino e uma camada de metal.
Os resultados experimentais indicam a possibilidade de construção de transistores VDMOS para 100 volts e 75 mohm. cm2, que podem ser otimizados em termos da resistência de condução se o processo utilizado permitir o uso de lâminas epitaxiais do tipo N- / N+, resultando num desempenho elétrico semelhante aos dispositivos comerciais atualmente existentes. A construção monol1tica de dispositivos VDMOS e circuitos lógicos de controle a baixa tensão também se mostrou favorável

Abstract: The objective of this thesis is to investigate the design viability of power and high-voltage VDMOS transistors, built in a standard CMOS process, usually used for low-voltage applications. Also. the monolithic integration possibility of power VDMOS devices and low voltage logic control...

Abstract: The objective of this thesis is to investigate the design viability of power and high-voltage VDMOS transistors, built in a standard CMOS process, usually used for low-voltage applications. Also. the monolithic integration possibility of power VDMOS devices and low voltage logic control circuitry is verified. First of all, follows a discusion on some theoretical aspects of the available technologies, specially the CMOS standard technology, P I N planar "junction breakdown modeling and the conduction resistance ( on - resistance ) modeling for VDMOS transistors. Afterwards, the design of a test chip containing high-voltage diodes and VDMOS transistors is discussed, as well as the electric characterization of the prototypes fabricated in a P-well, 3 micron. single poly and single metal CMOS process. The experimental results show that 100-uolt and 75 mohm . cm2 VDMOS transistors can be designed on the standard CMOS process used. A further optimization loading to an on-resistance reduction is possible if the process could be started with N- I N+ epitaxial silicon wafers, resulting in a device performance similar to the commercial ones available nowadays. The monolithic fabrication of a VDMOS transistor and some low-uoltage control logic was also found to be fauorable

Resume: Ce travail a été developpé dans le but de rechercher une méthode capable de viabilizer le projet d'un transistor VDHOS de puissance et haute tension, en s'utilisant d'un processus CHOS conventionnel, de basse tension; ensuite, par des essais experimentaux, verifier Ia possibilité...

Resume: Ce travail a été developpé dans le but de rechercher une méthode capable de viabilizer le projet d'un transistor VDHOS de puissance et haute tension, en s'utilisant d'un processus CHOS conventionnel, de basse tension; ensuite, par des essais experimentaux, verifier Ia possibilité d'integration monolithique du dispositif VDMOS et d'un circuit logique de controle a basse tension. Tout d'abord, sont presentés les aspects theoriques des technologies disponibles actuellement, speciallement Ia technologie CMOS standard, de Ia tenue en tension de jonctions planar et de Ia résistance a l'etat passant des transistors VDMOS. En suite, sur Ia base theorique developée, on discute le projet et Ia characterization électrique d'un prototype de test, contenant des diodes et des transistors VDMOS à haute tension, dans le cadre d'un processus CMOS caisson P, 3 microns, avec une couche de polysilicium et une couche de metal. Les resultats experimentaux ont montre Ia reélle possibilité de construction des transistors VDMOS de 100 volt et 75 mohm . ca2. La resistance à l'etat passant pourrait être optimizée par l'utilization des substrats epitaxiaux du type N- / Nt, resultants des performances similaires aux dispositifs commerciaux actuels. La construction monolithique dês circuits logiques de controle a favorable