Process of high power Schottky diodes on the AlGaN/GaN heterostructure epitaxied on Si / Georgio El Zammar ; sous la direction de Daniel Alquier et de Frédéric Cayrel

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : anglais / English

Langue / Language : français / French

Diodes à barrière de Schottky

Nitrure de gallium -- Effets des hautes températures

Carbure de silicium -- Propriétés électriques

Épitaxie

Silicium -- Substrats

Dépôt chimique en phase vapeur

Chauffage ohmique

Passivité (chimie)

Ions -- Implantation

Tension de rupture

Nitrure de gallium -- Propriétés électriques

Alquier, Daniel (1969-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Cayrel, Frédéric (1975-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Cordier, Yvon (19..-....) (Président du jury de soutenance / praeses)

Contreras, Sylvie (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Morancho, Frédéric (19..-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Roccaforte, Fabrizio (Membre du jury / opponent)

Université de Tours (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Laboratoire GREMAN (Tours) (Equipe de recherche associée à la thèse / thesis associated research team)

École polytechnique universitaire (Tours) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : Les convertisseurs à base de Si atteignent leurs limites. Face à ces besoins, le GaN, avec sa vitesse de saturation des électrons et le champ électrique de claquage élevés est candidat idéal pour réaliser des redresseurs, surtout s’il est épitaxié sur substrat à bas cout. Ce travail est dédié au développement des diodes Schottky sur AlGaN/GaN. Une couche de SiNx en faible traction a été obtenue. Un contact ohmique de Ti/Al avec une gravure partiel a donné une Rc de 2.8 Ω.mm avec une résistance Rsh de 480 Ω/□. Des diodes Schottky avec les étapes issues de ces études ont été fabriqué. La diode recuite à 400 °C avec 30 nm de profondeur de gravure a montré une hauteur de barrière de 0,82 eV et un facteur d'idéalité de 1,49. La diode a présenté une très faible densité de courant de fuite de 8.45x10-8 A.mm-1 à -400 V avec une tension de claquage entre 480 V et 750 V.

Résumé / Abstract : Si-based devices for power conversion applications are reaching their limits. Wide band gap GaN is particularly interesting due to the high electron saturation velocity and high breakdown electric field, especially when epitaxied on low cost substrates such as Si. This work was dedicated to the development and fabrication of the Schottky diode on AlGaN/GaN on Si. SiNx passivation in very low tensile strain is used. Ti (70 nm)/Al (180 nm) partially recessed ohmic contacts annealed at 800 ºC exhibited a 2.8 Ω.mm Rc with a sheet resistance of 480 Ω/sq. Schottky diodes with the previously cited passivation and ohmic contact were fabricated with a fully recessed Schottky contact annealed at 400 ºC. A Schottky barrier height of 0.82 eV and an ideality factor of 1.49 were obtained. These diodes also exhibited a very low leakage current density (up to -400 V) of 8.45x10-8 A.mm-1. The breakdown voltage varied between 480 V and 750 V.