Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Près d’un siècle après la découverte de ses propriétés semi-conductrices en 1907, le carbure de silicium apparaît sur la scène économique avec la mise sur le marché des premiers composants commerciaux : les diodes Schottky en 2002 et les transistors JFET peu après, ainsi que les MESFET dans le domaine des hyperfréquences. Le prix très élevé des substrats et couches épitaxiées rend impératif d’avoir des simulations numériques très précises des comportements en régime statique et dynamique des composants. En effet, plus les simulations sont précises, plus on peut espérer réduire le nombre d’essais avant de réussir les composants.
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Almost a century after the discovery of its semi-conductive properties in 1907, the silicon carbide appeared on the economic scene with the placing on the market of the first commercial compounds: the Schottky diodes in 2002 and the JFET transistors shortly after as well as the MESFETs in the hyperfrequency field. The extremely high price of substrates and epitaxial layers requires very precise numerical simulations of behaviors in the static and dynamic regime of compounds. Indeed the more precise the simulations, the lesser the number of tests before the compounds are achieved.
Auteur(s)
-
Christophe RAYNAUD : Maître de conférences à l’INSA de LYON
INTRODUCTION
Près d’un siècle après la découverte de ses propriétés semi-conductrices en 1907, le carbure de silicium apparaît sur la scène économique avec la mise sur le marché des premiers composants commerciaux : les diodes Schottky en 2002 et les transistors JFET peu après, ainsi que les MESFET dans le domaine des hyperfréquences. Le prix très élevé des substrats et couches épitaxiées rend impératif d’avoir des simulations numériques très précises des comportements en régime statique et dynamique des composants. En effet, plus les simulations sont précises, plus on peut espérer réduire le nombre d’essais avant de réussir les composants.
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Modélisation des diodes Schottky en régime direct1. Propriétés du carbure de silicium (SiC)
C’est en 1907 que les propriétés semi-conductrices du SiC se sont manifestées, alors qu’un cristal de SiC soumis à une tension de 10 V par H.J. Round, se met à produire de la lumière jaune, orange et verte. Les principales propriétés du SiC qui intéressent l’électronique sont résumées dans ce paragraphe.
1.1 Diagramme binaire Si–C
La figure 1 montre le diagramme de phase entre silicium et carbone. Le SiC correspond évidemment à un mélange en égale quantité numérique des deux sortes d’atomes. Il ressort alors qu’il n’existe pas de phase liquide de SiC. En effet, vers 2 700 oC, on assiste à une décomposition du SiC en graphite et en une phase vapeur riche en Si. Ainsi, toutes les techniques de croissance de monocristaux en phase liquide habituellement utilisées pour le silicium (tirage Czochralski, méthode Bridgeman...) sont impossibles. Malgré tout, la présence d’un domaine biphasé liquide + SiC va permettre de réaliser des croissances de monocristaux en phase liquide, en partant de silicium liquide (ou d’une solution riche en Si), dans laquelle on amène du carbone .
HAUT DE PAGE1.2 Aspect cristallographique
Le carbure de silicium est un matériau cristallin formé par l’empilement alterné de plans compacts de « paires » C–Si (figure 2). Les différentes séquences d’empilement de ces plans donnent des cristaux différents appelés polytypes. On dénombre plus de 200 polytypes pour le SiC. En électronique, les plus utilisés sont les polytypes 6H, 4H, et 3C. Des recherches sont également effectuées dans une moindre mesure sur les polytypes...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - JACQUIER (C.) - Nouvelles approches de la croissance épitaxiale de SiC : transport chimique en phase vapeur (CVT) et techniques à partir d’une phase liquide Al–Si. - Thèse de doctorat, Univ. Claud Bernard, LYON 1, 220 p., soutenue le 18 déc. 2003.
-
(2) - KONSTANTINOV (A.O.) et al - * - Appl. Phys. Lett., 71, p. 90 (1997).
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(3) - RAGHUNATHAN (R.), BALIGA (B.J.) - * - Solid-State Electronics., 43, p. 199 (1999).
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(4) - SHOCKLEY (W.) - * - Solid-State Electron., 2, p. 35 (1961).
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(5) - CHYNOWETH (A.G.) - * - Phys. Rev., 109, p. 1537 (1958).
-
(6) - KONSTANTINOV (A.O.) et al - * - J. Electron. Mater., 27, p. 335 (1998).
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