Activation des dopants implantés dans le carbure de silicium (3C-SiC et 4H-SiC)

Implanted dopants activation in silicon carbide (3C-SiC and 4H-SiC)

• Auteur / Autrice : Xi Song
• Direction : Daniel Alquier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 13/06/2012
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire GREMAN (Tours)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École polytechnique universitaire (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Planson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Collard, Jean-François Michaud, Philippe Godignon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Brice Gautier, Olivier Palais

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alliages aluminium-silicium

Matériaux -- Essais

Résistance des matériaux

Semiconducteurs -- Dopage

Chauffage ohmique

Matière -- Propriétés

Activation (chimie)

Carbure de silicium

Mots clés libres

3C-SiC

4H-SiC

Implantation

Activation électrique

Contact ohmique

Défauts étendus

SCM

SSRM

3C-SiC

4H-SiC

Implantation

Electrical activation

Ohmic contact

Extended defects

SCM

SSRM

Résumé

Ces travaux de thèse sont consacrés à l’étude de l’activation des dopants implantés dans le carbure de silicium. L’objectif est de proposer des conditions d’implantation optimisées pour réaliser le dopage de type n dans le 3C-SiC et de type p dans le 4H-SiC.Nous avons tout d’abord étudié les implantations de type n dans le 3C-SiC. Pour cela, des implantations de N, de P et une co-implantation N&P avec les recuits d’activation associés ont été étudiés. L’implantation d’azote suivie d’un recuit à 1400°C-30min a permis une activation proche de 100% tout en conservant une bonne qualité cristalline. Une étude sur les propriétés électriques des défauts étendus dans le 3C-SiC a également été réalisée. A l’aide de mesures SSRM, nous avons mis en évidence l’activité électrique de ces défauts, ce qui rend difficile la réalisation de composants électroniques sur le 3C-SiC.Nous avons ensuite réalisé une étude du dopage de type p par implantation d’Al dans le 4H-SiC, en fonction de la température d’implantation et du recuit d’activation. Nous avons pu montrer qu’une implantation à 200°C suivie d’un recuit à 1850°C-30min donne les meilleures résultats en termes de propriétés physiques et électriques.

This work was dedicated to the activation of implanted dopants in 3C-SiC and 4H-SiC. The goal is to propose optimized process conditions for n-type implantation in 3C-SiC and for p-type in 4H-SiC.We have first studied the n-type implantation in 3C-SiC. To do so, N, P implantations, N&P co-implantation and the associated annealings were performed. The nitrogen implanted sample, annealed at 1400°C-30 min evidences a dopant activation rate close to 100% while maintaining a good crystal quality. Furthermore, the electrical properties of extended defects in 3C-SiC have been studied. Using the SSRM measurements, we have evidenced for the first time that these defects have a very high electrical activity and as a consequence on future devices.Then, we have realized a study on p-type doping by Al implantation in 4H-SiC with different implantation and annealing temperatures. Al implantation at 200°C followed by an annealing at 1850°C-30min lead to the best results in terms of physical and electrical properties.