Conception de diodes Schottky sur 3C- SiC épitaxié sur silicium, Realization of schottky diodes on 3C-SiC : grown on silicon

Anne-Elisabeth Bazin

Description

Sous la direction de Daniel Alquier
Thèse soutenue le 28 mai 2009: Tours
Ce travail de thèse est consacré à la réalisation d’une diode Schottky de puissance sur 3C-SiC épitaxié sur silicium. La majeure partie de ce travail a donc consisté à étudier la réalisation du contact ohmique. Pour cela, plusieurs métaux ont été étudiés et caractérisés électriquement à l’aide de motifs TLM. Parmi ces métaux, l’empilement Ti-Ni a montré de bons résultats de résistance spécifique de contact (autour de 10-5 O.cm²) à la fois sur des couches dopées in situ et implantées (azote ou phosphore). Cette étude électrique a été complétée par une analyse physique des couches. La réalisation du contact Schottky a également été étudiée. L’utilisation de platine pour l’anode a permis d’obtenir une hauteur de barrière et un facteur d’idéalité respectivement de 0,56 eV et de 1,24 à partir d’une structure verticale. Enfin, ces résultats nous ont permis de proposer une nouvelle structure latérale dans laquelle nous pourrons intégrer les étapes définies tout au long de ce travail.
-3c-sic
This study was dedicated to the achievement of a power Schottky diode to 3C-SiC grown on silicon. A major part of this work has consisted in studying the achievement of ohmic contacts. To do that, several metal have been studied and electrically characterized using TLM patterns. Among these metals, the Ti-Ni stacking has shown good results of specific contact resistance (around 10-5 O.cm²) both on in situ highly doped samples and implanted samples (with nitrogen or phosphorus). This electrical study has been completed with physical characterization of the 3C-SiC. Schottky contacts have then been studied. The use of platinum to make the anode in a vertical structure has shown the best result with a barrier height of 0.56 eV and an ideality factor of 1.24. Finally, these results allowed us to propose a new lateral Schottky diode structure in which we will integrate the different steps defined in this work.
Source: http://www.theses.fr/2009TOUR4002/document

Informations

• Publié par: Thesee
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• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 7 Mo

Extrait

UNIVERSITÉ FRANÇOIS - RABELAIS
DE TOURS


ÉCOLE DOCTORALE SST
Laboratoire de Microélectronique de Puissance

THÈSE présentée par :
Anne-Elisabeth BAZIN

soutenue le : 28 Mai 2009


pour obtenir le grade de : Docteur de l’université François - Rabelais
Discipline/ Spécialité : Electronique

CONCEPTION DE DIODES
SCHOTTKY SUR 3C-SIC
EPITAXIE SUR SILICIUM

THÈSE dirigée par :

ALQUIER Daniel Professeur, Université François - Rabelais

RAPPORTEURS :

PLANSON Dominique Professeur, INSA de Lyon
PONS Michel Directeur de Recherche, SIMAP CNRS UMR 5616


JURY :

ALQUIER Daniel Professeur, Université François - Rabelais
CONTRERAS Sylvie Chargée de Recherche, GES CNRS UMR 5650
COLLARD Emmanuel Docteur, STMicroelectronics
MICHAUD Jean-François Maître de conférence, Université François - Rabelais
PLANSON Dominique Professeur, INSA de Lyon
PONS Michel Directeur de Recherche, SIMAP CNRS UMR 5616
ZEKENTES Konstantinos MRG - IESL - FORTH
ZIELINSKI Marcin Docteur-Ingénieur, NOVASiC
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Remerciements

Cette thèse s’est déroulée au sein du Laboratoire de Microélectronique de Puissance (LMP)
de l’Université François Rabelais de Tours et au sein du service Recherche et Développement
de STMicroelectronics Tours. Je tiens à remercier Laurent Ventura (Directeur du LMP) et
Christian Nopper (Directeur du service R&D) de m’avoir accueillie dans leur service.

Je tiens à remercier Daniel Alquier mon directeur de thèse, Emmanuel Collard mon encadrant
au sein de STMicroelectronics et Jean-François Michaud, co-encadrant de ma thèse. Je les
remercie tous les trois pour toute l’aide qu’ils m’ont apportée durant ma thèse et pour leurs
précieux conseils.

Je remercie Dominique Planson, Professeur à l’Institut National des Sciences Appliquées
(INSA) de Lyon et Michel Pons, Directeur de Recherche au Laboratoire de Science et
Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMAP-CNRS) de Grenoble, pour l’intérêt qu’ils ont
porté à ce travail en acceptant d’en être les rapporteurs.

Je tiens à remercier Konstantinos Zekentes, Directeur de Recherche à Foundation of Research
and Technology (FORTH) de Heraklion en Grèce pour l’honneur qu’il m’a fait de présider le
jury.

Je remercie Sylvie Contreras, Chargée de Recherche au Groupe d’Etude des Semiconducteurs
(GES) de l’Université Montpellier II, et Marcin Zielinski, Ingénieur de la société NOVASiC
au Bourget du Lac pour avoir accepté d’être membres du jury.

Je remercie Jean-Yves Duboz, directeur du Centre de Recherche sur l’Hétéroépitaxie et ses
Applications (CRHEA) de Valbonne de m’avoir accueillie durant trois mois au début de la
thèse. Merci à l’équipe SiC, André Leycuras (grand fan de mes mousses au chocolat avec
blancs en neige montés à la main), Marc Portail (elle est où ta chemise Marc ?), Thierry
Chassagne (le plus grand de l’équipe, je me trompe ?) et Marcin Zielinski (quelqu’un m’avait
dit de me méfier d’un grand un peu dégarni… un certain mpo pour ne pas le citer… Pas eu
besoin, il a été adorable ;o). Merci à eux pour leur bonne humeur, leurs substrats, les recuits,
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les mesures en spectroscopie infrarouge (FTIR), leurs conseils, les gâteaux et surtout le
Tiramisu de Marc !
Je n’oublie pas les membres du CRHEA que j’ai rencontré durant ce séjour, merci à eux pour
leur aide et leurs conseils qui m’ont aidé à bien démarrer cette thèse. Je les remercie
également pour la bonne ambiance au quotidien au sein du labo, pour les goûters à la cafet’ et
les soirées karaoké dans l’amphi.

Je remercie la société NOVASiC pour les couches de 3C-SiC épitaxiées sur silicium, les
polissages et pour les discussions que nous avons eues durant la thèse.

Je tiens à remercier Mr. Daniel Turover, Président de Siltronix, pour les discussions que nous
avons eues durant ma thèse.

Je remercie Frédéric Cayrel, Maître de Conférences au LMP, pour les coupes FIB et les
analyses en microscopie électronique en transmission (STEM) qu’il a effectué sur nos
échantillons. Je le remercie également pour son soutien et son amitié. Je ne peux pas écrire
ces remerciements sans parler de tes macarons Fred, les meilleurs au monde ça c’est sûr !!
Merci pour le tup’ dans le frigo, quand tu veux pour venir donner à manger à Mercure ;-)

Je remercie Cécile Autret-Lambert, Maître de Conférences au Laboratoire
d’Electrodynamique des Matériaux Avancés (LEMA) de l’Université de Tours pour avoir
réalisé de nombreuses et magnifiques analyses en microscopie électronique en transmission
(TEM).

Je remercie Houssny Bouyanfif, Maître de Conférences au Laboratoire de Physique de la
Matière Condensée (LPMC) de l’Université de Picardie pour les mesures en Diffractométrie
des Rayons X (DRX) qu’il a effectuées lorsqu’il était Ingénieur de Recherche au LEMA.
Merci également à Virginie Grimal, Ingénieur de Recherche au Centre d’Etude et de
Recherche Technologique en Microélectronique (CERTeM) et Aline Méritan, Ingénieur Alten
détachée chez STMicroelectronics pour les mesures DRX réalisées.

Je remercie Sylvie Contreras, Sandrine Juillaguet et Leszek Konczewicz du GES de
l’Université Montpellier II pour les mesures d’effet Hall qu’ils ont réalisées et pour m’avoir
aidée à interpréter les résultats.
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Je remercie Christiane Dubois de l’Institut des Nanotechnologies de l’INSA de Lyon pour les
mesures SIMS qu’elle a effectuées sur nos échantillons et pour avoir répondu à nos questions.

Un grand merci à mes collègues du service R&D pour avoir répondu à mes questions et pour
la bonne ambiance qu’ils font au quotidien. Merci à Dominique Génard pour sa grande
disponibilité, toujours là quand on a besoin de lui ! Un p’tit clin d’œil à Anne-So, Aurélie,
Framboise, Laure, Nicole et Séverine d’avoir pris si souvent le café avec moi et pour leur
amitié. Bon d’accord, on n’a pas bu que du café mais c’était pas au boulot einh !

Je remercie Anne-So (M’man), Armelle (Maman), Babette, Béa, Dom, Guigui, Hélène,
Laure, Philippe&Philippe, Steph et Véro pour tout le sport que vous m’avez fait faire ! Quel
plaisir de courir et nager avec vous et de mériter la récompense du riz au caramel (ou plutôt
du caramel au riz) à l’arrivée. Et pour la Dream Team M’man, Babette, Béa, Patate, Steph et
Véro, à quand le prochain pourrissage du bureau de Maman ?

Je remercie mes collègues du LMP pour la bonne ambiance qu’ils ont toujours mis au
laboratoire. AnneZab soutient sa thèse ? Première nouvelle !!! Bah alors, tu viens plus aux
soirées ? Un merci particulier au Dr. MT, il me prend pour sa p’tite sœur car je lui ressemble
et je peux dire que c’est un bon grand frère ! Merci à Seb Schnappi et à P’tit Seb pour leur
soutien pendant la rédaction et d’avoir participé à mes craquages… Seb, on remet à plus tard
le vol du poster A0 dans le labo… Merci à Xi Song qui a tout fait pour qu’on ait des derniers
résultats… Toujours des délais pour des pièces de rechange, bon courage pour ta thèse Xi!
Merci à Jef pour toutes les lectures et relectures de ce manuscrit, j’ai beaucoup apprécié de
travailler avec toi et d’avoir été ta voisine de bureau durant cette dernière année. Merci à
Daniel, qui est un très bon directeur de thèse et également un bon camarade le soir après le
travail ;) (je te devais bien ça…) Je ne vais pas faire la liste de tous les membres du
laboratoire, ils sont nombreux et je risque d’en oublier… Merci à vous tous pour la bonne
humeur que vous mettez tous les jours.

Je remercie ma famille qui m’a donné goût à faire des études et à ne jamais abandonner.
Merci à mes parents, à mes frères Dominique, Emmanuel et Benoît, à ma belle sœur Angéline
et à mon p’tit n’veu Clovis qui est venu embellir cette fin de thèse, à ma sœur Marie-Agnès
(Tu vas m’en vouloir mais c’est ton prénom Marie ! J’aurais pu écrire Maragnès…) Richard
mon beauf, Audrey et Justine mes chipies de nièces (Tante Anne-Elisabeth devenue Docteur
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Tata :o). Merci à eux pour leur soutien. Un clin d’œil particulier à ma « P’tite » sœur pour les
coups de fils d’après 20h, les vacances et week-ends