Application de la microscopie d'émission de photons à la caractérisation de composants en carbure de silicium (SiC)

Application of photon emission microscopy to the study carbide (SiC) devices

• Auteur / Autrice : Christophe Banc
• Direction : Francis Balestra
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique, optoélectronique et micro-ondes
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

Les propriétés physiques du carbure de silicium (SiC) en font un matériau de choix pour les composants microélectroniques destinés aux applications de puissance, de haute fréquence et de haute température. Cependant, la qualité du matériau de base n'est pas encore stabilisée et des défauts en nombre important sont encore présents, à la fois dans les substrats et les couches épitaxiées. Ce travail vise à démontrer quels sont les apports de la technique de microscopie d'émission de photons à la caractérisation des composants fabriqués sur SiC. Nous présentons la technique, ses applications en microélectronique et son intérêt dans le cas du SiC, en particulier pour les observations à travers le substrat. Trois types de composants sont ensuite étudiés. Le chapitre II s'intéresse aux propriétés de l'émission lumineuse apparaissant dans les MOSFET SiC polarisés en régime de saturation et propose plusieurs hypothèses de mécanismes. Puis, nous caractérisons de manière approfondie dans le chapitre III des jonctions p+/n SiC dans leurs différents régimes de fonctionnement. Après avoir établi l'origine de l'émission lumineuse dans chacune des zones de polarisation, nous mettons en évidence la formation de défauts triangulaires à fortes densités de courant. Enfin, nous montrons que l'avalanche dans ces composants se produit le long de bandes parallèles. Dans un quatrième et dernier chapitre, nous établissons les principales équations qui lient les phénomènes d'ionisation par impact et l'émission de photons dans des MESFET SiC. Nous mesurons finalement le déplacement du pic de champ électrique dans ces composants en fonction des conditions de polarisation.