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Témoignage des lauréats du Prix Michel Benech du Concours de l'Innovation 1999 :
Nathalie Cézac, Frédéric Morancho, Irénée Pagès,André Peyre-Lavigne, Pierre Rossel

UN NOUVEAU TYPE DE COMPOSANTS DE PUISSANCE MOS

En quoi consiste l’innovation primée au 19ème Concours Innovation 1999 ?

Il s’agit de la modélisation et de la conception d’une nouvelle structure MOSFET soit comme composant discret, soit comme un bloc d’un circuit intégré de puissance intelligente. Toutes les études et réalisations antérieures faisaient apparaître dans le domaine de la moyenne tension et haute tension une limitation liée à la structure du drain tant du point de vue technologique que du point de vue dimensionnel.
En associant les nouveaux outils d’alignement permettant d’atteindre 0.25 um au lieu de 0.8 um et des empilages de couche enterrées - associées à plusieurs couches épitaxiées, nous avons pu démontrer l’accroissement de la puissance utile par unité de surface du silicium. D’autre part, ces nouvelles structures voient la variation de la chute de tension à l’état passant en fonction de la tension de drain suivre une loi linéaire et non plus une loi à la puissance 2.5 permettant ainsi une meilleure utilisation de l’étage de puissance.

Quelles sont les applications dans la vie de tous les jours ?

Ce type de structure intéresse le marché de l’automobile tel que les applications
airbag, ABS, mais aussi la climatisation, le dégivrage, la commande des essuie-glaces etc... Nous le retrouverons aussi dans le domaine de la réduction de puissance consommée dans les applications des téléphones cellulaires. Les imprimantes verront les jets d’encre encore plus performants tant en résolution qu’en puissance consommée. Dans le domaine de la haute tension supérieure à 250 volts, ces nouveaux composants discrets permettront la réalisation de modules de puissance beaucoup plus faciles à piloter pour l’électroménager et la traction électrique.

Combien de temps a-t-il fallu pour mettre au point cette technologie ?

Ce travail a été entamé en 1997 dans le cadre du Laboratoire Commun LAAS/CNRS* - MOTOROLA Semiconducteurs (L.C.I.P.). Dans une première étape, nous avons analysé tous les résultats existants tant dans MOTOROLA que dans la compétition. Une synthèse a fait apparaître deux voies possibles qui ont été explorées en parallèle. L’une a porté sur la réalisation de structures à tranchée dites LUMOS en utilisant des équipements déjà existants.
Cette deuxième méthode beaucoup plus exploratoire, impliquant de nouveaux types d’équipements a nécessité 15 mois de modélisation.

Quelles sont les bases d’une réussite comme celle-là ?

Il faut bien définir les projets avec les principaux attributs et les évidences mesurables dans le temps. Ces tâches ont été bien définies, le LAAS/CNRS apporte sa compétence et sa contribution dans le domaine de la simulation et de la modélisation. MOTOROLA apporte les données caractéristiques et utiles de la filière technologie. Des puces tests sont aussi réalisées par MOTOROLA afin de compléter la base de données et d’avoir la simulation la plus pertinente et la plus significative. Ce nouveau concept de structure MOS ouvre la porte à de nouveaux développements tant académiques qu’industriels.

*LAAS/CNRS : Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes / CNRS


CONTACTS :
Nathalie Cézac, Frédéric Morancho, Pierre Rossel
LAAS/CNRS
7, avenue du Colonel Roche
31077 Toulouse Cedex 4
Tél : 05 61 33 63 80
Fax : 05 61 33 62 08

Irénée Pagès, André Peyre-Lavigne
MOTOROLA SEMICONDUCTEURS
Avenue du Général Eisenhower
31023 Toulouse Cedex
Tél : 05 61 19 90 21
Fax : 05 61 19 95 05