Silicium intrinsèque et dopé in situ déposé amorphe par SAPCVD puis cristallisé en phase solide

• Auteur / Autrice : Peter Münster
• Direction : Tayeb Mohammed-Brahim
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Rennes 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallisation

Couches minces

Silicium

Mots clés libres

Sapcvd

Dopage

Diborane

Résumé

Ce travail est consacré à la fabrication de couches de silicium polycristallin non dopé et dopé in situ avec de l'arsenic et du bore dans un nouveau réacteur SAPCVD (sub-atmosphéric pressure chemical vapor deposition). Le silicium est déposé amorphe et ensuite cristallisé en phase solide. Une première partie de la thèse décrit la mise au point du réacteur de dépôt et les modifications apportées au prototype pour obtenir un vide secondaire. Dans une deuxième partie, les cinétiques de dépôt et de cristallisation en phase solide sont étudiées. Les couches cristallisées sont ensuite caractérisées par des techniques diverses. Il s'avère, qu'une pression de dépôt élevée entraîne non seulement une vitesse de croissance importantes de quelques 10 um/h mais également de meilleures propriétés électriques et structurales du matériau cristallisé. L'analyse approfondie des propriétés des couches en fonction des paramètres de dépôt montre, qu'une pression de 400 mbar et une température de 560°C sont optimales pour une bonne qualité cristalline. La cinétique, la cristallisation et les propriétés électriques des dépôts dopés in situ ont été étudiés également en fonction des paramètres de dépôt et des flux de gaz dopants, arsine et diborane. Nous avons obtenu des dopages intermédiaires de type p donnant moins de 10 puissance 17 cm -3 porteurs libres avec une mobilité d'environ 30 cm2/Vs. Le dopage de type n, donc avec de l'arsenic, a été réalisé dans la gamme 5 x 10 puisance 17 cm -3 à 10 puissance 20 cm -3, les mobiltés pour les dopages de l'ordre de 10 puissance 19 cm -3 étant supérieures à 50 cm2/Vs. Finalement, une première diode pin, réalisée entièrement par dépôt SAPCVD, a montré des cractéristiques intéressantes par raport à la CVD à basse pression. Cependant, elles restent encore insuffisantes et necessitent une optimisation ultérieureCe travail est consacré à la fabrication de couches