ETUDE ET OPTIMISATION D'UNE FILIERE
TECHNOLOGIQUE FLEXIBLE ADAPTEE AU MODE
D'INTEGRATION FONCTIONNELLE
Résumé
This work deals with the development of a flexible technological process used for the
realisation of new integrated power functions based on functional integration concept. Functionalities
and electricals characteristics depend not only on the surface topology and connections but also in the
intrinsic characteristics of the structures as well as the type and the physical parameters of the layers.
In this context, two devices with distincts functionalities differ on the technological process (anneal
temperature, implantation dose and energy...) and the layout design. Unlike the set processes being
not suitable, we have developed a technological process, allowing a "self-alignment" with respect to a
polysilicon gate, composed of optimised and compatible basic and specific technological steps. We
have optimised the different technological steps, and particularly the P-wells and preformed channels
with MOS structures (N and P, enhancement and depletion). Electrical characteristics of these devices
permit the validation of these optimisation steps. The whole specific steps have then been optimised
with the preservation of the technological compatibility. The last part has been devoted to the
validation of this process with the realisation of test-structures based on functional integration. The
different steps of conception, technological manufacturing and electrical characterisation are detailed
in order to show the interest of this new technological process.
realisation of new integrated power functions based on functional integration concept. Functionalities
and electricals characteristics depend not only on the surface topology and connections but also in the
intrinsic characteristics of the structures as well as the type and the physical parameters of the layers.
In this context, two devices with distincts functionalities differ on the technological process (anneal
temperature, implantation dose and energy...) and the layout design. Unlike the set processes being
not suitable, we have developed a technological process, allowing a "self-alignment" with respect to a
polysilicon gate, composed of optimised and compatible basic and specific technological steps. We
have optimised the different technological steps, and particularly the P-wells and preformed channels
with MOS structures (N and P, enhancement and depletion). Electrical characteristics of these devices
permit the validation of these optimisation steps. The whole specific steps have then been optimised
with the preservation of the technological compatibility. The last part has been devoted to the
validation of this process with the realisation of test-structures based on functional integration. The
different steps of conception, technological manufacturing and electrical characterisation are detailed
in order to show the interest of this new technological process.
Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire s'inscrivent dans le cadre du
développement d'une filière technologique flexible pour la réalisation de nouvelles fonctions de
puissance intégrées, basées sur le mode d'intégration fonctionnelle. La fonctionnalité et les
caractéristiques électriques de ces dispositifs dépendent non seulement de la topologie et des
différentes connexions réalisées en surface mais également des caractéristiques internes de la structure
telles que le type et les paramètres physiques des couches. Dans ce contexte, deux dispositifs
présentant des fonctionnalités distinctes se différencient tant au niveau du procédé technologique
(température de recuit, dose et énergie d'implantation...) que de la géométrie des masques. Les filières
technologiques figées n'étant pas adaptées, nous avons développé une filière technologique composée
d'étapes technologiques de base et d'étapes spécifiques optimisées et compatibles entre elles. Après
avoir présenté cette filière basée sur un processus de fabrication permettant un autoalignement par
rapport à une grille en polysilicium, nous avons optimisé les différentes étapes technologiques. Nous
nous sommes basé sur des structures MOS (N et P, à enrichissement et à déplétion) pour optimiser les
étapes relatives aux caissons P et aux canaux préformés. Les caractérisations électriques effectuées sur
ces dispositifs ont permis de valider ces étapes d'optimisation. L'ensemble des étapes spécifiques a
ensuite été optimisé tout en préservant la compatibilité technologique de l'ensemble. La dernière partie
a été consacrée à la validation de cette filière en réalisant des structures tests procédant du mode
d'intégration fonctionnelle. Les différentes étapes de conception, réalisation technologique et
caractérisation électrique sont détaillées afin de mettre en évidence l'intérêt de cette nouvelle filière
technologique.
développement d'une filière technologique flexible pour la réalisation de nouvelles fonctions de
puissance intégrées, basées sur le mode d'intégration fonctionnelle. La fonctionnalité et les
caractéristiques électriques de ces dispositifs dépendent non seulement de la topologie et des
différentes connexions réalisées en surface mais également des caractéristiques internes de la structure
telles que le type et les paramètres physiques des couches. Dans ce contexte, deux dispositifs
présentant des fonctionnalités distinctes se différencient tant au niveau du procédé technologique
(température de recuit, dose et énergie d'implantation...) que de la géométrie des masques. Les filières
technologiques figées n'étant pas adaptées, nous avons développé une filière technologique composée
d'étapes technologiques de base et d'étapes spécifiques optimisées et compatibles entre elles. Après
avoir présenté cette filière basée sur un processus de fabrication permettant un autoalignement par
rapport à une grille en polysilicium, nous avons optimisé les différentes étapes technologiques. Nous
nous sommes basé sur des structures MOS (N et P, à enrichissement et à déplétion) pour optimiser les
étapes relatives aux caissons P et aux canaux préformés. Les caractérisations électriques effectuées sur
ces dispositifs ont permis de valider ces étapes d'optimisation. L'ensemble des étapes spécifiques a
ensuite été optimisé tout en préservant la compatibilité technologique de l'ensemble. La dernière partie
a été consacrée à la validation de cette filière en réalisant des structures tests procédant du mode
d'intégration fonctionnelle. Les différentes étapes de conception, réalisation technologique et
caractérisation électrique sont détaillées afin de mettre en évidence l'intérêt de cette nouvelle filière
technologique.
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