Procédé de réalisation des contacts

Des structures TLM ont été réalisées sur les couches SiC-4H de type P, pour tester

l’ohmicité des contacts. Cette structure est détaillée dans la figure 6 en précisant notamment

les distances variables entre les plots métalliques. Pour s'approcher d'un modèle

unidimensionnel, nous avons des plots proches de la limite des zones P⁺ (20 µm) et beaucoup

plus larges (500 µm) que leur longueur⁵ (80 µm). Dans ces structures la couche P⁺ est

également isolée latéralement soit par la jonction p/n créée par le procédé d'implantation

lui-même soit en formant des mesas par une gravure sèche (RIE) des couches épitaxiées.

Figure 72 : Structure TLM avec 5 plots

Deux niveaux de masques lithographiques ont été utilisés pour réaliser les motifs mesa

et les plots métalliques (figure 7).

Figure 73 : Les étapes technologiques pour réaliser les structures TLM.

Nous avons utilisé du Ti/Ni pour protéger les zones non-gravées lors de la définition des

zones mesas. Le procédé de gravure sera également détaillé dans le chapitre 4. Le procédé,

basé sur une technique lift-off, consiste à déposer 1,3 µm de résine réversible AZ5214E

(Hoechst Gmbh) avec la tournette, l’insoler à travers le masque en quartz et la développer.

Ensuite les couches métalliques ont été déposées et les motifs ont été formés par le

soulèvement de la résine (à l'acétone).

3.3.1.3.1 Dépôt des métaux :

Nous avons testé plusieurs alliages à base de nickel (Ni), titane (Ti), aluminium (Al).

Sur un lot d'échantillons nous avons également ajouté le platine (Pt) qui comme nous l’avons

vu au premier chapitre présente a priori un meilleur travail de sortie pour le SiC de type P. La

nature et la qualité des métaux à déposer ainsi que la nécessité de ne pas dégrader les motifs

TLM résinés en cours de dépôt, notre choix s’est porté sur un bâti d’évaporation par "e-beam"

(par faisceau d'électrons - figure 8) sous vide secondaire. Le vide limite de la chambre est de

l’ordre 10-7

mbar. Dans ces conditions, les vitesses de dépôt des différents métaux varient

entre 0,5 à 1,5 Å/s à une pression de chambre de l’ordre de 10^-6 mbar.

Figure 74 : Principe du dépôt par "e-beam" [Bonn 13]

Dans le tableau suivant est présentée une synthèse des échantillons étudiés avec les détails sur

les paramètres des empilements métalliques : épaisseur et ordre de dépôt des couches. Dans le

choix de ces paramètres nous nous sommes basés sur des données trouvés dans la littérature

(exposés précédemment et dans le premier chapitre) et en les adaptant à nos équipements.

Notamment l'article de synthèse des contacts ohmiques sur le SiC de Roccaforte et al.

[Rocc 05] a été pour nous un réel support.

Nous remarquons la présence de deux familles d'alliages présentées dans le Tableau 4.

La première présente deux alliages avec du titane à l'interface SiC-métal. Parmi ces deux

alliages nous avons testé une composition où le platine a été ajouté. Pour la deuxième famille

d'alliages étudiés, nous avons le nickel à l’interface avec le SiC. Sur cette dernière nous avons

fait varier les épaisseurs des couches tout en gardant constantes les proportions entre les trois

éléments. Sur une partie de ces alliages nous avons récupéré une partie de la couche de nickel

qui était à la interface avec le SiC pour la poser à la surface de l'empilement. Cette raison est

expliquée en détails dans les paragraphes ci-après.

Echantillons SiC-4H type P Composition du métal Epaisseur du métal (nm)

022010 : Couche p+ implantée (SiC)-Ti-Al-Ti-Pt-Ni 4-60-100-25-25

012010 : Couche p+ implantée (SiC)-Ti-Al-Ti-Ni 5-60-30-100

AE069502A : Couche p+ implantée (SiC)-Ni-Ti-Al 25-50-300

X405A : Couche p+ épitaxiée (SiC)-Ni-Ti-Al 12,5-25-150

AE069502B : Couche p+ implantée (SiC)-Ni -Ti-Al- Ni 12,5-50-300-12,5

X405B’ : Couche p+ épitaxiée (SiC)-Ni -Ti-Al- Ni 5-20-120-5

X405B : Couche p+ épitaxiée (SiC)-Ni -Ti-Al- Ni 10-40-240-10

Tableau 26 : Descriptif des différents échantillons réalisés dans le cadre de l’étude des contacts

ohmiques Ni/Ti/Al sur SiC-4H type P.

3.2.1.3.2 Le recuit (description des fours utilisés)

Les recuits des ces contacts ont été réalisés dans des fours RTA à lampes halogènes. Les

fours utilisés (figure 9) ont été :

 Nanolyon : Jipelec Fav4, JPELEC JetStar

 LMI, UCBL : AnnealSys AS-One

Ces fours permettent d’avoir des rampes de chauffe supérieures ou égales à 50 °C/s sous

atmosphère contrôlée (argon ou vide). Ils sont contrôlés en température, à l’aide d’un capteur

qui peut être soit un pyromètre soit un thermocouple. Pendant le recuit les échantillons sont

déposés sur un suscepteur en graphite.

a) b) c)

Le procédé de recuit thermique se déroule en plusieurs étapes (figure 10). La première

consiste à faire plusieurs itérations de vide dans la chambre, à l’aide d’une pompe primaire,

afin d’évacuer les particules contenues dans la chambre. Ensuite, par injection d’argon, la

chambre est remise à pression atmosphérique ou contrôlée. La montée en température peut

ensuite être réalisée.

Figure 76 : Profil d’un recuit à 900 °C pendant 2 min sous Argon avec 2 paliers.

Avec l'expérience des études précédentes au laboratoire nous avons choisi d'utiliser

deux paliers. Nous avons volontairement introduit un palier intermédiaire à une température

relativement basse à 400 °C. Ce palier correspond également à la température d’accroche du

pyromètre, il permet aussi un préchauffage des lampes qui vont être plus réactives lors de la

deuxième rampe de montée rapide (typiquement 50 °C/s). On limite ainsi un dépassement de

la consigne (overshoot) de la température du recuit du deuxième palier située pour notre étude

entre 700 °C et 1000 °C. Cette température de recuit est maintenue pendant quelques minutes

(1 à 2 min) suivie par une coupure de puissance pour passer au refroidissement. Ainsi cette

dernière phase n'est pas contrôlée en température.