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| Etude du dopage par implantation ionique d'aluminium dans le carbure de silicium pour la réalisation de composants de puissance. | ||
| Auteur(s) : LAZAR, Mihai Bogdan Contributeurs : CHANTE, Jean-Pierre Éditeur(s) : INSA de Lyon Date de publication : 19-11-2002 | ||
Description : Afin de doper localement le carbure de silicium l'implantation ionique est la seule méthode utilisable à cause des faibles coefficients de diffusion thermique des impuretés dopantes. L'étude s'est portée sur la réalisation de couches de type p par implantation ionique d'aluminium en ayant comme objectif la réalisation de composants de puissance bipolaires. Suite aux analyses physico-chimiques (SIMS, RBS/C, XPS, AFM) et électriques (mesures quatre pointes directement sur les couches SiC ou effectuées sur des structures-test VdP et TLM) des couches implantées dans différentes conditions (température, dose), une configuration de recuit post-implantation a été mise au point. On préserve la dose de dopants implantés avec une faible redistribution (voire aucune) après le recuit, dépendante des paramètres d'implantation. L'analyse de la recristallisation montre une bonne récupération de l'état cristallin (équivalent à ceux des échantillons vierges) dans le cas où l'implantation ionique ne crée pas de couche amorphe, en s'effectuant soit à température élevée (300ºC) soit à la température ambiante en restant en-dessous du seuil d'amorphisation. On élimine les couches amorphes par le recuit post-implantation, l'endommagement résiduel étant d'autant plus important que la couche amorphe initiale est profonde. L'activation électrique des dopants (leur mise en sites substitutionnels) augmente avec le temps et la température de recuit, une activation complète nécessite des températures de recuit proches de 1800ºC avec une durée de 30 min. Cette étude a été validée par la réalisation de composants de puissance en SiC. Plusieurs lots de plaquettes avec des diodes bipolaires protégées par JTE ont été réalisés par implantation ionique d'Al pour l'émetteur et sa protection JTE. L'homogénéité et la reproductibilité des caractéristiques directes confirment la qualité de l'implantation ionique et surtout du recuit post-implantation. Un meilleur comportement sous polarisations directe et inverse est trouvé pour les diodes réalisées par implantation à 300ºC, ce qui confirme une meilleure activation électrique des dopants implantés à température élevée, ainsi qu'une meilleure qualité cristalline des couches. Les diodes réalisées à température ambiante montrent cependant des caractéristiques assez proches de celles implantées à 300ºC. Des densités de courant aussi élevées que 200 A.cm-2 ont été obtenues pour une polarisation directe de 5V. La tenue en tension augmente avec la longueur des JTE ce qui montre le rôle bénéfique de cette protection. Le comportement électrique des diodes dépend de la taille de l'émetteur. La qualité des substrats SiC reste ainsi à améliorer. Des tenues en tension supérieures à 2 kV ont été obtenues. Langue : Français |
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