Épitaxie du carbure de silicium cubique : utilisation de l'hexaméthyldisilane : réalisation de pseudo substrats pour la croissance de GaN cubique

par Patrick Aboughe-Nze

Thèse de doctorat en Sciences. Sciences des matériaux et des surfaces

Sous la direction de Yves Monteil.

Soutenue en 2001

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Yves Monteil.

mots clés

• Carbure de silicium
• Épitaxie
• Silicium -- Substrats
• Dépôt chimique en phase vapeur
• Hexaméthyldisilane
• Diodes électroluminescentes

Résumé

L'épitaxie en phase vapeur (EPV) du SiC cubique, sur substrat silicium ou silicium sur oxyde (SOI), a fait l'objet d'étude comparative avec les précurseurs classiques silanes et propane (S/P) et avec l'héxaméthyldisilane (HMDS). Pour cela un bâti d'EPV a été conçu, réalisé et optimisé avec le mélange S/P pour donner des films de 3C-Sic à l'état de l'art. Le point fort de ce travail porte sur l'évaluation des potentialités de l'HMDS précurseur organosilicié, liquide à température ambiante, est plus facile à manipuler que le silane gazeux, toxique et pyrophorique. Une large gamme de conditions de croissance a été utilisée (température, vitesse de croissance (V), rapport C/Si, etc. ). Néanmoins, l'utilisation d'un ajout de propane s'avère nécessaire pour obtenir des films monocristallins 3C-SiC de qualité équivalente à ceux obtenus avec le mélange S/P. L'HMDS est une alternative intéressante au système S/P pour la croissance de couches épaisses de SiC, indispensables pour la réalisation de certains dispositifs, avec une vitesse de croissance deux fois plus grande (7,6 micromètres/h) et avec une qualité cristalline équivalente voire meilleure (moins de domaines d'antiphase) dans certaines conditions de croissance (faible V et fort rapport Si/C). La stabilité thermique de l'HMDS plus importante que celle du mélange S/P, dans les conditions de l'épitaxie, ne permet pas d'abaisser la vitesse de croissance. Les films de 3C-SiC de bonne qualité cristalline et de faible rugosité de surface, se sont révélés être de meilleurs pseudo substrats pour la croissance des nitrures cubiques à grand gap par MBE (CEA-Grenoble). Une diode électroluminescence dans le bleu, à base de nitrure, dont le fonctionnement reposait beaucoup sur la qualité des pseudo substrats de SiC a été réalisée dans le cadre d'une action thématique région R. A.

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