Etude de l'implantation azote dans le SiC-6H : caractérisation électrique et optique

par Patrick Thomas

Thèse de doctorat en Milieux denses et matériaux

Sous la direction de JEAN LOUIS ROBERT.

Soutenue en 1998

à Montpellier 2 .


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  • Résumé

    Le carbure de silicium (sic) est un semiconducteur qui possede de grandes qualites electriques et une grande robustesse particulierement bien adaptees a des utilisations en milieux extremes (hautes temperatures, hautes frequences, fortes puissances, environnement nucleaire ou corrosif). Parmi tous les polytypes du carbure de silicium, les polytypes hexagonaux (6h et 4h) sont destines aux applications microelectroniques. Nous nous sommes interesses plus particulierement a l'etude du polytype hexagonal 6h. Pour realiser des couches de type n, le dopant privilegie est l'azote. A cause de la faible valeur des coefficients de diffusion dans ce materiau, l'azote ne peut etre incorpore par diffusion. On emploie donc le procede d'implantation ionique pour realiser des couches actives de type n dopees azote. Recemment, le leti (cea-grenoble), a realise des composants a base de 6h-sic implantes azote, en faisant varier les conditions d'implantations (doses, largeur du profil plat temperature d'implantation, temperature et temps de recuit). En collaboraraion avec ce laboratoire, nous avons procede a une caracterisation electrique par des mesures d'effet hall sur une large gamme de temperature (10 k-1 000 k). Parallelement a ces resultats experimentaux nous avons developpe un modele theorique de la mobilite et du nombre de porteurs en fonction de la temperature. Cette simulation nous permet de determiner la concentration de donneurs electriquement actifs, les niveaux d'energie qui leur sont associes et la compensation du materiau. On constate une diminution de l'activation electrique du donneur incorpore quand on augmente la dose. Dans le meme temps, la compensation du materiau augmente. Les mesures optiques de photoluminescence que nous avons realise corroborent ces resultats. On observe une augmentation de la densite de defauts accepeurs avec l'augmentation de dose. L'etude des niveaux d'energie montre que l'azote en site hexagonal a une nature hydrogenoide (100 mev) : l'energie d'activation diminue avec la concentration de dopants. Par contre, l'azote en site cubique (140 mev) a un caractere plus profond. L'energie d'activation diminue peu entre 10#1#7 et 10#1#9 cm#-#3. Enfin, le rapport des atomes d'azote en site hexagonal et cubique est d'environ 1/10.

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  • Détails : 217 f
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  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 98.MON-211
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