Dans ce contexte, notre activité consiste à suivre comment les étapes des procédés de fabrication influencent la mobilité des porteurs. Nos études concernent les mesures par effet Hall, via une géométrie de type barre de Hall, de la densité et de la mobilité des porteurs de charge dans le canal d’inversion des MOSFETs à base de 4H-SiC et ce dans une large gamme de température. La densité de porteurs (ninv) permet de déterminer avec précision la tension de seuil des transistors et le calcul de la densité des défauts d’interface sous la bande de conduction. La mesure directe de la mobilité des porteurs, préférable à la mobilité effective (µFE) déduite des caractéristiques IDS(VG) et habituellement utilisée, conduit à l’identification des défauts et des mécanismes de conduction introduits par certaines étapes de fabrication (procédés d’oxydation, nature des espèces implantées, conditions d’implantation et de recuits associés, recuits des contacts,…) responsables de la dégradation de la mobilité.

Les résultats montrent que la mobilité des porteurs est supérieure pour des transistors réalisés sur des couches SiC implantées. Par ailleurs, pour ce même type de MOSFETs, l’implantation d’azote de la zone située sous la grille conduit également à une augmentation de la mobilité, augmentation dépendant de la dose implantée.

Schémas en coupe des MOSFETs fabriqués sur (a) une couche épitaxiée 4H-SiC de type p (p-¬epitaxial) et (b) une couche implantée type p (p-implanted)	Comparaison de la mobilité effective (µFE) et de Hall (µHall) en fonction de la tension de grille obtenues sur les MOSFETs « p-¬epitaxial » et « p-implanted ». Les valeurs absolues de µHall sont deux fois supérieures à celles de µFE

Les objectifs scientifiques de nos études sont la mesure des paramètres des MOSFETs et de comprendre comment les étapes de fabrications telles que les procédés d’oxydations à haute température, les étapes d’implantation de dopants et les recuits d’activation associés,… dégradent ces paramètres. Les résultats obtenus conduiront à l’optimisation de procédés de fabrication conduisant à l’obtention de mobilités supérieures à celles rencontrées actuellement.(+détails)

Variation en fonction de la tension de grille de la mobilité de Hall obtenue à temperature ambiante (μhall) sur des MOSFETs de type “p-epitaxial” et de type “p-implanted » sans et avec implantation d’azote sous la grille. Ces courbes montrent l’intérêt de l’implantation d’azote sur la valeur de la mobilité de Hall.

Dépendance en temperature de la mobilité de Hall obtenues sur différents MOSFETs pour une densité de porteurs constante (ninv): ninv(p-epitaxial)=3.51012cm-2; ninv(w/o)=ninv(p-implanted)= 4 1012 cm-2; ninv([N]=1013N+.cm-2)= 4 1012 cm-2 (triangles pleins) et 5.5 1012 cm-2 (triangles évidés). Ces courbes montrent (i) l’intérêt de l’implantation d’azote (ii) une dépendance linéaire jusqu’à 300K, évoquant une mobilité réduite par un mécanisme de diffusion de Coulomb.