Contexte

En quelques années à peine, en raison du contexte d’économie d'énergie électrique, le carbure de silicium (SiC), semi-conducteur à large bande interdite est devenu un acteur majeur de la filière électronique. De plus, ses propriétés physiques avantageuses en font l'un des matériaux les plus prometteurs pour l'avenir des dispositifs de puissance. Les progrès des procédés technologique ont permis le développement de composants à base de SiC tels que les diodes Schottky (commercialisées depuis 2001), les transistors type JFET, MESFET, MOSFET de puissance,… Cependant les démonstrateurs réalisés présentent des résistances spécifiques à l’état passant très élevées, en raison d’une mobilité des porteurs dans le canal très faible. Cette faible mobilité est due à une grande densité d’états à l’interface SiO2/SiC et des défauts dans le volume. Malgré les progrès importants réalisés pour réduire cette densité d’états d’interface, la mobilité effective des électrons n’augmente que partiellement.

Historique

Depuis 1990, de nombreux articles concernant la faible mobilité du canal d’inversion des MOSFET type n se sont focalisés sur le rôle de la densité des défauts d’interface, Dit. Il a été récemment proposé que les défaults de volume dans SiC jouent aussi un rôle similaire aux défauts d’interface quant à la réduction de la mobilité µFE. La densité de ces défauts sont augmentés de manière significative par les procédés de fabrication tels que les oxydations thermiques, les implantations d’ions et les recuits d’activation associés. Les niveaux d’énergies des défauts d’interface SiO2/4H-SiC sont localisés dans la bande interdite et augmente la densité des défauts Dit proche de la bande de conduction du 4H-SiC (polytype le mieux adapté) à des niveuax proches de 1014 eV 1cm 2.

Aujourd’hui, les défis liés à l’amélioration de la mobilité dans le canal des MOSFET s’expriment en termes de qualité de matériau et plus particulièrement de celle de l’interface SiO2/SiC et en termes de maturité de la technologie de fabrication.