FR3008231A1

FR3008231A1 - Dispositifs metal-oxyde-semiconducteur (mos) a plus grand pourtour de canaux et procedes de fabrication

Info

Publication number: FR3008231A1
Application number: FR1456024A
Authority: FR
Inventors: Alexander Viktorovich Bolotnikov; Peter Almern Losee
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2015-01-09
Anticipated expiration: 2034-06-27
Also published as: JP6378552B2; GB2518040B; GB201411673D0; CN104282574B; US20150008449A1; US9024328B2; GB2518040A; CA2855325A1; JP2015015464A; CN104282574A; BR102014016200A2; FR3008231B1; CA2855325C

Abstract

Dispositif (50) à semiconducteur, comportant une couche de carbure de silicium (SiC) (16) à gradient de concentration d'impuretés disposée sur un substrat (14) en SiC à orientation (0001). La couche de SiC (16) à gradient de concentration d'impuretés a une surface non plane pourvue d'une pluralité de reliefs répétitifs (54, 56) orientés parallèlement à une longueur d'un canal (28) du dispositif (50) à semiconducteur. En outre, la région de canal (28) est disposée dans un plan cristallographique particulier de la couche de SiC (16) à gradient de concentration d'impuretés.

Description

Dispositifs métal-oxyde-semiconducteur (MOS) à plus grand pourtour de canaux et procédés de fabrication La présente invention concerne des dispositifs à commande par métal-oxyde-semiconducteur (MOS) tels que des dispositifs de puissance au carbure de silicium (SiC) (p.ex. des MOSFET, des IGBT, etc.). La présente description vise à présenter au lecteur divers aspects de la technique susceptibles de concerner divers aspects de la présente invention, lesquels font l'objet de la description et/ou des revendications ci-après. Il est estimé que la présentation ci-après sera utile pour fournir au lecteur des informations contextuelles contribuant à une meilleure compréhension des divers aspects de la présente invention. De la sorte, c'est dans cette optique qu'il convient de lire l'énoncé qui suit, non comme des acquis de la technique antérieure. Des systèmes à composants électroniques de puissance sont très couramment utilisés dans tous les systèmes électriques modernes pour convertir de l'électricité d'une forme à une autre en vue de sa consommation par une charge. Beaucoup de systèmes à composants électroniques de puissance utilisent, pour cette opération de conversion de puissance, divers dispositifs et composants à semiconducteurs tels que des thyristors, des diodes et différents types de transistors (p.ex. des transistors à effet de champ à métal-oxyde-semiconducteur (MOSFET), des transistors à effet de champ à grille de jonction (JFET), des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) et autres transistors appropriés). En particulier pour des applications à haute tension et/ou forte intensité, des dispositifs utilisant des semi-conducteurs à large bande interdite, par exemple le carbure de silicium (SiC), le nitrure d'aluminium (A1N), le nitrure de gallium (GaN), etc., peuvent offrir un certain nombre d'avantages du point du vue du fonctionnement à haute température, d'une résistance réduite à l'état passant et de la miniaturisation des puces en comparaison des dispositifs à silicium (Si) correspondants. De la sorte, les dispositifs à semiconducteurs à large bande interdite offrent des avantages pour des applications de conversion de puissance dont, par exemple, des systèmes de distribution de courant (p.ex. dans des réseaux d'alimentation en électricité), des systèmes de production d'énergie (p.ex. dans des convertisseurs d'énergie solaire et éolienne), ainsi que des biens de consommation (p.ex. des véhicules électriques, des appareils, des sources de courant, etc.). Cependant, les différences entre systèmes à SiC et à Si peuvent aboutir, par exemple, à ce que certains moyens matériels de traitement et éléments de structure (p.ex. des conceptions et/ou des procédés de fabrication de dispositifs) qui fonctionnement bien dans le cas de dispositifs à Si ne conviennent pas pour des dispositifs à semiconducteurs à SiC correspondants, et vice versa. Ainsi, outre leurs avantages, les matériaux semiconducteurs à large bande interdite présentent aussi des difficultés à résoudre pendant la conception et la fabrication des dispositifs. Dans une forme de réalisation, un dispositif à semi- conducteur comporte une couche de carbure de silicium (SiC) à gradient de concentration d'impuretés disposée sur un substrat en SiC à orientation (0001). La couche de SiC à gradient de concentration d'impuretés a une surface non plane dotée d'une pluralité de reliefs répétitifs orientés parallèlement à une région de canal du dispositif à semiconducteur. En outre, la région de canal est disposée dans un plan cristallographique particulier de la couche de SiC à gradient de concentration d'impuretés. Dans une autre forme de réalisation, un procédé de fabrication de dispositif à semiconducteur comporte la formation d'une surface non plane par-dessus une couche de carbure de silicium (SiC) à gradient de concentration d'impuretés, la surface non plane comprenant une pluralité de reliefs répétitifs à parois latérales orientées suivant un plan {C33}, un plan {110} ou un plan { iTCC} de la couche de SiC à gradient de concentration d'impuretés. Le procédé comporte la formation d'une région de puits non plane dans au moins une partie de la surface non plane de la couche de SiC à gradient de concentration d'impuretés et la formation d'une région non plane N+ ou P+ dans au moins une partie de la région de puits non plane.

Dans une autre forme de réalisation, un dispositif à semiconducteur comporte une couche de carbure de silicium (SiC) à gradient de concentration d'impuretés disposée sur un substrat en SiC à orientation (0001). La couche de SiC à gradient de concentration d'impuretés a une surface non plane avec une pluralité de reliefs répétitifs triangulaires ou rectangulaires à parois latérales conçues pour disposer une région de canal du dispositif à semiconducteur dans un plan cristallographique de la couche de SiC à gradient de concentration d'impuretés, tel qu'un plan {C737}, un plan { [t J ou un plan {1' de la couche de SiC à gradient de concentration d'impuretés. Par ailleurs, les reliefs répétitifs triangulaires ou rectangulaires ont une concentration de dopant supérieure à celle du reste de la couche de SiC à gradient de concentration d'impuretés.

L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : -la Figure 1 est une vue schématique d'un dispositif MOSFET plan typique ; -la Figure 2 est une vue schématique illustrant des résistances pour diverses régions d'un dispositif MOSFET typique ; -la Figure 3 est une vue schématique d'un dispositif MOSFET vertical non plan ayant un profil de dispositif à ondes triangulaires selon une forme de réalisation de la présente invention ; -la Figure 4 est une vue schématique d'un dispositif MOSFET latéral non plan ayant un profil de dispositif en ondes triangulaires selon une forme de réalisation de la présente invention ; -la Figure 5 est une vue schématique d'un dispositif MOSFET non plan ayant un profil de dispositif en ondes carrées selon une forme de réalisation de la présente invention ; -la Figure 6 est une vue schématique d'un dispositif MOSFET non plan ayant un profil de dispositif en ondes sinusoïdales selon une forme de réalisation de la présente invention ; -la Figure 7 est un schéma illustrant des plans cristallographiques particuliers d'un cristal hexagonal de SiC (p.ex. 4H-Sic, 6H-SiC) ; -la Figure 8 est un graphique illustrant des caractéristiques de drain pour un dispositif MOSFET plan à SiC, une forme de réalisation d'un dispositif MOSFET non plan à SiC et une forme de réalisation d'un dispositif MOSFET non plan à SiC à canal disposé dans un plan cristallographique particulier ; -la Figure 9 est un graphique illustrant des caractéristiques intensité-tension (IV) inverses pour un dispositif MOSFET plan et une forme de réalisation d'un dispositif MOSFET non plan ; -la Figure 10 est une vue en coupe du dispositif MOSFET de la Figure 3 selon une forme de réalisation de la présente invention ; -la Figure 11 est une vue en coupe d'une forme de réalisation du dispositif MOSFET de la Figure 3 ayant des creux plus profonds et un dopage plus fort dans la couche à gradient de concentration d'impuretés entre les creux (p.ex. en comparaison du dopage de la couche à gradient de concentration d'impuretés sous le puits P/N) ; -la Figure 12 est une vue en coupe du dispositif MOSFET de la Figure 5 selon une forme de réalisation de la présente invention ; -la Figure 13 est une vue en coupe d'une forme de réalisation du dispositif MOSFET de la Figure 5 ayant des creux plus profonds et un dopage plus fort dans la couche à gradient de concentration d'impuretés entre les creux (p.ex. en comparaison du dopage de la couche à gradient de concentration d'impuretés sous le puits P/N) ; et -la Figure 14 est un diagramme illustrant un type de dispositif cellulaire alvéolaire selon une forme de réalisation de la présente invention. On va maintenant décrire une ou plusieurs formes de réalisation spécifiques. Dans le but de fournir une description concise de ces formes de réalisation, tous les détails d'une mise en oeuvre réelle ne sont pas décrits dans le fascicule. Il faut souligner que, dans la mise au point de toute telle mise en oeuvre réelle, comme dans tout projet d'étude ou de conception, de nombreuses décisions spécifiques de la mise en oeuvre doivent être prises pour atteindre les objectifs spécifiques des concepteurs, notamment le respect de contraintes associées au système et à l'entreprise, lesquelles peuvent varier d'une mise en oeuvre à une autre. De plus, ce travail de mise au point pourrait être complexe et long mais constituerait néanmoins une tâche courante de conception, élaboration et fabrication pour les spécialistes ordinaires de la technique bénéficiant de la présente invention. Dans la présentation d'éléments de diverses formes de réalisation de la présente invention, il est entendu que les articles définis et indéfinis singuliers signifient qu'il y a un ou plusieurs des éléments. Il est entendu que les termes "comportant", "comprenant" et "ayant" sont inclusifs et signifient qu'il peut y avoir des éléments supplémentaires autres que les éléments énumérés. De plus, il faut souligner que les références à "une première forme de réalisation" ou "une forme de réalisation" de la présente invention ne sont pas destinées à être interprétées comme excluant l'existence de formes de réalisation supplémentaires qui possèdent elles aussi les éléments cités. L'un des blocs de construction essentiels des composants électroniques de puissance modernes est le dispositif de transistor à effet de champ (TEC). Par exemple, la Figure 1 représente une cellule active d'un transistor plan à effet de champ à canal N, en l'occurrence un transistor à effet de champ à métal-oxydesemiconducteur à double diffusion (DMOSFET), ci-après appelé dispositif MOSFET 10. Pour illustrer plus clairement certains éléments constitutifs du dispositif MOSFET 10, ainsi que d'autres dispositifs abordés plus loin, certains éléments de conception bien connus (p.ex. la métallisation du dessus, la passivation, la terminaison de bordure, etc.) peuvent être omis. Le dispositif MOSFET 10 illustré sur la Figure 1 comporte un contact de drain 12 disposé dans le bas du dispositif, sous une couche de substrat 14 de type N. Par-dessus la couche de substrat 14 est disposée une couche 16 de type N à gradient de concentration d'impuretés. Près de la surface du dispositif MOSFET 10, un puits P 18 (p.ex. la région de puits 18) et une région N+ 20 sont situés sous un contact de source 22. En outre, une couche de diélectrique 24 isole une grille 26 par rapport à la région N+ 20 et au puits P 18. Pendant le fonctionnement, une tension de grille appropriée (p. ex. égale ou supérieure à une tension de seuil du dispositif MOSFET 10) peut amener une couche d'inversion à se former dans la région de canal 28, ce qui peut permettre le passage d'un courant entre le contact de source 22 et le contact de drain 12. La région de canal 28 peut être globalement définie par l'interface entre la région de puits 18 et le diélectrique 24 de grille pour les dispositifs MOSFET. De la sorte, la largeur ou le pourtour de la région de canal 28 peut être proportionnel à la superficie du dispositif MOSFET, comme expliqué plus en détail plus loin. Comme illustré sur la Figure 2, à chacune des diverses régions du dispositif MOSFET 10 peut être associée une résistance, et une résistance totale (p.ex. une résistance à l'état passant, Rds(on)) du dispositif MOSFET 10 peut être représentée sous la forme d'une somme de chacune de ces résistances. Par exemple, comme illustré sur la Figure 2, une résistance à l'état passant, Rds(on), du dispositif MOSFET 10 peut être approchée sous la forme d'une somme de : une résistance Rs 30 (p.ex. une résistance de la région N+ 20 et une résistance du contact de source 22) ; une résistance Rch 32 (p.ex. une résistance de canal d'inversion des régions de puits 18) ; une résistance Ra' 34 (p.ex. une résistance d'une couche d'accumulation entre l'oxyde de grille 24 et une partie de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés située entre des régions de puits 18) ; une résistance RJFET 36 (p.ex. la résistance d'une région d'étranglement entre des régions de puits 18) ; une résistance Rdrift 38 (p.ex. la résistance autour de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés) ; et une résistance Rsub 40 (p.ex. la résistance autour de la couche de substrat 14).

Afin de réduire les pertes par conduction du MOSFET, il peut être souhaitable de limiter le plus possible la résistance (p.ex. Rds(on)) d'un ou de plusieurs éléments constitutifs du MOSFET. Si la résistance de canal du MOSFET est une partie notable de la résistance totale du MOSFET et/ou si le MOSFET souffre d'une faible mobilité dans le canal, la résistance à l'état passant (p.ex. Rds(on)) d'un dispositif MOSFET (p.ex. le MOSFET 10 de la Fig. 1) risque de devenir forte et d'affecter les performances du dispositif. Il peut donc être souhaitable de concevoir des dispositifs MOSFET de façon que la résistance à l'état passant du dispositif soit réduite.

Par ailleurs, certains dispositifs MOSFET (p.ex. des dispositifs MOSFET à SiC) ont généralement une mobilité des porteurs dans la couche d'inversion moindre (p.ex. une plus grande résistance Rch 32 de canal) que celle de dispositifs MOSFET similaires à silicium. Par conséquent, il peut être particulièrement souhaitable de concevoir des dispositifs MOSFET (p.ex. des dispositifs MOSFET à SiC) à moindre résistance à l'état passant en limitant le plus possible (p.ex. en réduisant, limitant ou atténuant) la résistance du canal faisant partie du MOSFET. En outre, comme indiqué plus haut, des substrats en SiC peuvent permettre des techniques de fabrication de dispositifs susceptibles d'être difficiles à mettre en oeuvre ou de ne pas convenir pour des substrats en Si. On va donc décrire ici un certain nombre de systèmes (p.ex. des structures de dispositifs) et de procédés pour réduire la résistance à l'état passant dans des dispositifs à semiconducteurs à déclenchement par MOS et/ou commande par MOS (p.ex. des MOSFET, des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT), des thyristors à base isolée à commande par MOS (IBMCT), des thyristors à résistance de base (BRT) à commande par MOS, etc.). Comme expliqué plus en détail plus loin, les présentes formes de réalisation permettent la fabrication de dispositifs non plans à semiconducteurs à superficie accrue et plus grande largeur de canal (p.ex. à plus grand pourtour de canal), ce qui permet la fabrication de dispositifs à moindre résistance. Par exemple, comme indiqué plus loin, les formes de réalisation décrites ici comprennent des exemples de dispositifs à semiconducteurs (p.ex. des dispositifs à SiC) qui comportent des creux répétitifs créant, par exemple, un profil de dispositif ressemblant à une onde sinusoïdale, une onde triangulaire, une onde carrée, une onde en dents de scie. Les formes de réalisation de dispositifs décrites assurent une plus grande superficie effective par dispositif (et par puce) qui, en plus de réduire la résistance du canal, fait baisser la résistance d'un ou de plusieurs contacts et peut aussi améliorer la dissipation de chaleur grâce à une plus grande surface de contact des dispositifs à semiconducteurs. En outre, comme expliqué en détail plus loin, la présente solution peut également être applicable à des dispositifs de type cellulaire (p.ex. des dispositifs de type cellulaire à SiC) tels que des structures carrées ou alvéolaires afin de réduire encore la résistance du canal et/ou de réduire la résistance totale à l'état passant (p.ex. Rds(on)) du dispositif. On notera que bien que les formes de réalisation de dispositifs évoquées plus loin soient présentées en tant que dispositifs à SiC, il ne s'agit là que d'exemples. Dans d'autres formes de réalisation, des dispositifs à semiconducteurs peuvent être réalisés à l'aide de silicium (Si), de germanium (Ge), de nitrure d'aluminium (A1N), de nitrure de gallium (GaN), d'arséniure de gallium (GaAs), de diamant (C) ou de tout autre matériau semiconducteur sans contrarier l'effet de la présente invention. Compte tenu de ce qui précède, la Figure 3 est une vue schématique d'une forme de réalisation d'un dispositif DMOSFET non plan 50 à canal N à SiC, ci-après appelé dispositif MOSFET 50. Comme le dispositif MOSFET 10 de la Figure 1, le dispositif MOSFET 50 de la Figure 3 comporte un contact de drain 12 disposé dans le bas du dispositif, sous une couche de substrat 14 de type N. Par-dessus la couche de substrat 14 est disposée une couche 16 de type N à gradient de concentration d'impuretés (p.ex. une couche épitaxiale de SiC). Près de la surface du dispositif MOSFET 50, une région de puits P 18 (p.ex. un puits P 18) et une région N+ 20 sont situées sous le contact de source 22. En outre, une couche de diélectrique 24 isole la grille 26 par rapport à la région N+ 20 et au puits P 18. Bien que le dispositif MOSFET 50 illustré et d'autres dispositifs MOSFET présentés plus loin soit illustrés et décrits comme ayant un dopage particulier (p.ex. le puits P 18 et la région N+ 20), dans d'autres formes de réalisation, les diverses couches du dispositif MOSFET peuvent être dopées d'une façon opposée (p.ex. en utilisant un puits N et une région P +), comme pourront le comprendre les spécialistes de la technique. A la différence du dispositif MOSFET 10 de la Figure 1, sur laquelle le dispositif est fabriqué sur une surface plane, le profil 52 de la surface du dispositif MOSFET 50 illustré sur la Figure 3 a la forme d'une onde triangulaire, avec des crêtes 54 et des creux 56 répétitifs. De la sorte, la surface de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés, le puits P 18, la région n+ 20, le contact de source 22, le diélectrique de grille 24 et la grille 26 peuvent présenter chacun cette forme en onde triangulaire (p.ex. avec des crêtes 54 et des creux 56 répétitifs). De plus, la région de canal 28 du MOSFET 50 (p.ex. orientée parallèlement aux crêtes et creux répétitifs 54 et 56) peut, elle aussi, présenter cette forme en onde triangulaire, ce qui donne une région de canal 28 qui, en raison des crêtes 54 et creux 56 répétitifs, a une plus grande largeur de canal (p.ex. un plus grand pourtour de canal). Comme indiqué plus haut, cette largeur accrue de la région de canal 28 du dispositif MOSFET 50 peut réduire une ou plusieurs résistances individuelles (p.ex. la résistance de canal et/ou la résistance de contact entre les régions de source et N+ 18) du dispositif MOSFET 50 et, de ce fait, réduire la résistance à l'état passant (p.ex. Rds(on)) du dispositif MOSFET 50. De même, la Figure 4 est une vue schématique d'une autre forme de réalisation d'un dispositif MOSFET latéral non plan 60 à SiC, ci-après appelé dispositif LMOSFET 60. Comme le dispositif MOSFET 50 de la Figure 3, le dispositif LMOSFET 60 à canal N de la Figure 4 comporte une couche de substrat 14 de type N ou P pardessus laquelle est disposée une couche 16 de type P à gradient de concentration d'impuretés. Près de la surface du dispositif LMOSFET 60, un premier puits N 62A est situé sous le contact de source 22, tandis qu'un second puits N 62B est disposé sous le contact de drain 64. Par ailleurs, une couche de diélectrique 24 isole la grille 26 par rapport aux puits N 62A et 62B. Pendant le fonctionnement du dispositif LMOSFET 60 illustré, une tension de grille appliquée, supérieure à une tension de seuil du dispositif, doit provoquer la formation d'un canal conducteur (p.ex. une couche d'inversion) dans la région de canal 66 (p.ex. à l'interface entre la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés et l'oxyde de grille 24) pour permettre une circulation latérale de porteurs de charges entre le contact de source 22 et le contact de drain 64.

D'une manière similaire au dispositif MOSFET 50 de la Figure 3, le profil 52 de surface pour le dispositif LMOSFET 60 illustré sur la Figure 4 a la forme d'une onde triangulaire avec des crêtes 54 et des creux 56 répétitifs. De la sorte, la surface de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés, les puits N 62A et 62B, le contact de source 22, le diélectrique de grille 24, la grille 26 et le contact de drain 64 peuvent présenter chacun cette forme en onde triangulaire (p.ex. par des crêtes 54 et des creux 56 répétitifs). De plus, la région de canal 66 du LMOSFET 60 (p.ex. orientée parallèlement aux crêtes et creux répétitifs 54 et 56) peut, elle aussi, présenter cette forme en onde triangulaire, ce qui donne une région de canal 66 qui, en raison des crêtes 54 et des creux 56 répétitifs, a une plus grande largeur de canal (p.ex. un plus grand pourtour de canal). Comme indiqué plus haut, cette largeur accrue de la région de canal 66 du LMOSFET 60 peut réduire une ou plusieurs résistances individuelles (p.ex. la résistance de canal et/ou la résistance de contact entre les régions de source/drain et N+ 18) du dispositif LMOSFET 60 et, de ce fait, réduire la résistance à l'état passant du dispositif LMOSFET 60.

Les figures 5 et 6 sont des vues schématiques de formes de réalisation de dispositifs MOSFET à géométrie non plane. En particulier, la Figure 5 représente un dispositif DMOSFET 70 à SiC, ci-après appelé dispositif MOSFET 70, à profil 72 de dispositif ressemblant à une onde carrée à crêtes rectangulaires 74 et creux rectangulaires 76 répétitifs. La Figure 6 représente un dispositif DMOSFET 80 à SiC à profil de dispositif ressemblant à une onde sinusoïdale à crêtes arrondies 84 et creux arrondis 86 répétitifs. Les profils de dispositifs décrits (p.ex. les profils 52, 72 et 82 de dispositifs) ne constituent que des exemples de profils non plans et ne sont pas destinés à limiter l'invention. Par ailleurs, on notera que les dispositifs MOSFET 70 et 80 respectivement illustrés sur les figures 5 et 6 peuvent comporter un certain nombre d'éléments de dispositifs correspondants (p.ex. le contact de drain 12, le substrat 14 de type N, la couche 16 de type N à gradient de concentration d'impuretés, le puits P 18, la région N+ 20, le contact de source 22, la couche de diélectrique 24 et la grille 26) mentionnés plus haut pour le dispositif MOSFET 10 de la Figure 1. Le profil en onde carrée 72 de la surface du dispositif MOSFET 70 représenté sur la Figure 5 donne une forme similaire en onde carrée (p.ex. avec les crêtes 74 et creux 72 répétitifs) à la surface de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés, au puits P 18, à la région N+ 20, au contact de source 22, au diélectrique 24 de grille et à la grille 26. De même, le profil en onde sinusoïdale 82 de la surface du dispositif MOSFET 80 représenté sur la Figure 6 donne une forme en onde sinusoïdale (p.ex. avec des crêtes 84 et des creux 86 répétitifs) à la surface de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés, au puits P 18, à la région N+ 20, au contact de source 22, au diélectrique 24 de grille et à la grille 26. De plus, les régions de canaux 28 des dispositifs MOSFET 70 et 80 (p.ex. orientées parallèlement aux crêtes répétitives 74 et 84 et aux creux 76 et 86 répétitifs respectifs) peuvent avoir une plus grande largeur de canaux (p.ex. un plus grand pourtour de canaux), en comparaison d'un dispositif plan, grâce aux crêtes répétitives (p.ex. les crêtes rectangulaires 74 ou les crêtes arrondies 84) et aux creux répétitifs (p.ex. les creux rectangulaires 76 ou les creux arrondis 86). Comme indiqué plus haut, la largeur accrue de la région de canal 28 des dispositifs MOSFET 70 et 80 peut réduire une ou plusieurs résistances individuelles (p.ex. la résistance de canal et/ou la résistance de contact entre les régions de source et N+ 18)) des dispositifs MOSFET 70 et 80 et, de ce fait, réduire la résistance à l'état passant des dispositifs respectifs. Comme évoqué plus haut, en référence aux figures 3 à 6, les divers dispositifs MOSFET décrits ici présentent chacun une plus grande superficie effective par dispositif et une plus grande largeur de canal, ce qui permet de fabriquer des dispositifs ayant, par exemple, une moindre résistance à l'état passant. Par ailleurs, un dispositif à SiC peut être élaboré à partir d'un cristal de SiC de façon que certains reliefs des dispositifs à SiC soient orientés ou alignés parallèlement suivant un plan cristallographique particulier du cristal de SiC. Dans cette optique, la Figure 7 illustre un exemple de plans cristallographiques pour un cristal hexagonal 90 (p.ex. de 4H-SiC ou de 6H-SiC). En particulier, la Figure 7A montre un plan (0001) (représentant la famille de plans {0001}) du cristal de 4H-SiC ou de 6H-SiC, qui peut servir de base pour définir les autres plans cristallographiques. Les figures 7B et 7C montrent un plan vertical ( 94 (représentant la famille de plans 1) et un plan vertical (11.70) 96 (représentant la famille de plans { respectivement du cristal de 4H-SiC ou de 6H-SiC 90. Par ailleurs, la Figure 7D montre un plan (C73;.7) 98 (représentant la famille de plans {C73}) du cristal de 4H-SiC ou de 6H-SiC 90 orienté suivant un angle 100 (p.ex. d'environ 55 ° ou 54.74 °) par rapport au plan (000i) 102. On peut signaler de façon générale que la notation {abcd} désigne l'ensemble de tous les plans équivalents à un plan (abcd) par la symétrie du réseau cristallin, comme le comprendront les spécialistes de la technique. En outre, les divers plans (p.ex. les plans 92, 94, 96 et 98) peuvent permettre différentes propriétés électriques pour des éléments du dispositif orientés suivant ou alignés avec certains plans cristallographiques. Par exemple, dans certaines formes de réalisation, disposer le canal (p.ex. la région de canal 28) d'un dispositif MOSFET à SiC dans un plan particulier peut permettre au canal d'avoir une plus grande mobilité effective dans le canal d'inversion. A titre d'exemple spécifique, un canal disposé dans un plan (1170) 96 de la Figure 7C peut permettre une mobilité effective d'environ 43 centimètres carrés par volt seconde (cm2/Vs) dans le canal ; un canal disposé dans un plan ) 94 de la Figure 7B peut permettre une mobilité effective d'environ 32 cm2/Vs dans le canal ; et un canal disposé dans un plan (C73) 98 peut permettre une mobilité effective d'environ 35 cm2/Vs dans le canal. De la sorte, dans certaines formes de réalisation, les creux (p.ex. les parois des creux 56, 76 et 86 des figures 3 à 6) peuvent être orientés (p.ex. avec les régions de canaux correspondantes 28) suivant un plan particulier (p.ex. les plans 92, 94, 96 et 98 représentés sur la Figure 7) afin d'améliorer encore la mobilité effective dans le canal d'inversion (et réduire de ce fait une résistance à l'état passant) des dispositifs MOSFET décrits (p.ex. les dispositifs MOSFET 50, 60, 70 des figures 3 à 6).

On notera que des techniques classiques de fabrication de semiconducteurs (p.ex. la photolithographie, l'implantation d'ions, le recuit, le dépôt en phase vapeur par voie chimique (DVC), le dépôt de diélectrique, le dépôt de métal de grille, la formation de contacts ohmiques, etc.) peuvent servir pour fabriquer un dispositif MOSFET non plan à SiC (p.ex. les dispositifs MOSFET 50, 60, 70 et 80 des figures 3 à 6). Par exemple, dans certaines formes de réalisation, une surface non plane en SiC (p. ex. ayant un profil en onde triangulaire 52 représenté sur les figures 3 et 4, ayant un profil en onde carrée 72 représenté sur la Figure 5 ou un profil en onde sinusoïdale 82 représenté sur la Figure 6) peut être formée par gravure par voie humide ou sèche à l'aide d'un masque lithographique. Ainsi, la forme des creux peut être déterminée, par exemple, par la chimie/les conditions d'attaque, la matière du masque (p.ex. un masque de réserve oblique destiné à un processus de gravure oblique ou un procédé de gravure de profil conique) et/ou des techniques lithographiques à échelle de gris. En plus de l'alignement ou de l'orientation de certains reliefs des dispositifs (p.ex. des creux et/ou des régions de canaux, etc.) suivant des plans particuliers (p.ex. les plans 92, 94, 96 et 98 représentés sur la Figure 7) du cristal de SiC, on notera que, dans certaines formes de réalisation présentées plus en détail par la suite, des dimensions particulières des dispositifs et des concentrations de dopant particulières permettent la fabrication de dispositifs MOSFET à SiC (p.ex. les dispositifs MOSFET 50, 60, 70 et 80 des figures 3 à 6) à mobilité améliorée dans le canal d'inversion. Les figures 8 et 9 illustrent un exemple de caractéristiques de dispositifs MOSFET fabriqués en utilisant différentes géométries ou orientations, obtenues par simulation numérique. Les paramètres de la simulation comprennent : un substrat en SiC, le dopage d'une couche à gradient de concentration d'impuretés de 8 x 1016 cm-3, une profondeur de creux de 1 iam, un écartement de creux de 2 iam, une longueur de canal de 0,7 iam, une mobilité de 15 cm2/Vs dans le canal d'inversion. La Figure 8 est un graphique 120 des caractéristiques de drain (p.ex. l'intensité du courant de drain (Id) par rapport à la tension source-drain (Vds) à une tension de grille d'environ 20 V) de différents dispositifs MOSFET, pour comparaison. Comme illustré sur le graphique 120, un dispositif MOSFET plan (p.ex. le dispositif MOSFET 10 de la Fig. 1) représenté par la courbe 122 a une pente inférieure à celle de la courbe 124, laquelle représente un dispositif MOSFET non plan (p.ex. le dispositif MOSFET 50 de la Figure 3). Par exemple, le dispositif MOSFET non plan 50 de la Figure 3 possède une superficie environ 1,4 fois plus grande que celle du dispositif MOSFET 10 de la Figure 1, ce qui réduit d'environ 14 % la résistance totale à l'état passant, Rds(on), du dispositif MOSFET non plat. En outre, la courbe 126 du graphique 120 de la Figure 8 représente les caractéristiques de drain d'un dispositif MOSFET non plat (p.ex. le dispositif MOSFET 50 de la Figure 3), dans lequel le creux est orienté de telle sorte que la région de canal se trouve dans un plan (C737) 98 de la couche 16 de SiC à gradient de concentration d'impuretés, disposée par-dessus le substrat 14 (représentant une tranche de 4H-/6H-SiC à orientation <0001>), comme illustré par la Figure 7D). De la sorte, la courbe 26 met en évidence une nouvelle réduction de 14 % de la résistance à l'état passant, Rds(on) par rapport à l'utilisation de la seule structure de MOSFET non plat. Par conséquent, puisque les caractéristiques de drain illustrées sur le graphique 120 indiquent globalement la mobilité dans le canal de conduction (p.ex. la mobilité dans le canal d'inversion) et la résistance à l'état passant, le graphique 120 de la Figure 8 illustre une tendance générale réalisable pour certaines formes de réalisation de dispositifs MOSFET. Ainsi, dans certaines formes de réalisation, un dispositif MOSFET non plat (p.ex. les dispositifs MOSFET 50, 60, 70 et 80 des figures 3 à 6) peut permettre une moindre résistance à l'état passant et/ou une plus grande mobilité dans le canal que des dispositifs MOSFET plats (p.ex. le dispositif MOSFET 10 de la Figure 1), et un dispositif MOSFET non plat (p.ex. les dispositifs MOSFET 50, 60, 70 et 80 des figures 3 à 6) à canal de conduction aligné ou orienté suivant un plan particulier (p.ex. les plans 92, 94, 96 et 98 représentés sur la Figure 7) peut assurer une réduction encore plus poussée de la résistance à l'état passant et/ou une plus grande mobilité dans le canal. De plus, la Figure 9 est un graphique 130 des caractéristiques intensité-tension (IV) inverses (p.ex. l'intensité (Id) du courant de drain par rapport à la tension source-drain (Vds)) de différents dispositifs MOSFET, pour comparaison. Comme illustré sur le graphique 130, la courbe 132, représentant un dispositif MOSFET plan (p. ex. le dispositif MOSFET 10 de la figure 1) possède, à certaines tensions (p.ex. lorsque Vds est supérieure à environ 1500 V), une intensité inférieure à celle de la courbe 134, représentant un dispositif MOSFET non plan (p.ex. le dispositif MOSFET 50 de la Figure 3). De la sorte, les caractéristiques IV inverses illustrées sur le graphique 130 indiquent globalement une légère réduction (p.ex. d'environ 3 %) de la capacité de blocage pour le dispositif MOSFET non plan (p. ex. le dispositif MOSFET 50 de la Figure 3) en comparaison du dispositif MOSFET plan (p.ex. le dispositif MOSFET 10 de la Figure 1). On notera que, dans certaines situations, cette réduction de la capacité de blocage observée pour certains dispositifs MOSFET non plans (p.ex. le dispositif MOSFET 50 de la Figure 3) peut empêcher l'utilisation de tels dispositifs non plans dans certaines applications. Cependant, on notera également que, dans certaines formes de réalisation, telles que les dispositifs 70 et 80 respectivement des figures 5 et 6, ayant un puits P 18 dépourvu des angles vifs, les crêtes 54 et les creux 56 représentés sur la Figure 3 peuvent permettre une capacité de blocage comparable à celle des dispositifs MOSFET plans (p.ex. le dispositif MOSFET 10 de la Figure 1). Compte tenu de ce qui précède, la Figure 10 est une vue en coupe de la forme de réalisation du dispositif 50 représentée sur la Figure 3, prise suivant la ligne 10-10. De la sorte, le dispositif MOSFET 50 représenté sur la Figure 10 comporte des éléments présentés plus haut (p.ex. le contact de drain 12, le substrat 14, la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés, le puits P 18, la région N+ (non représentée), la couche de diélectrique 24 et la grille 26). En outre, la Figure 10 représente le profil en onde triangulaire 52 du dispositif, qui comprend les crêtes 54 et les creux 56. Pour faciliter la présentation de diverses dimensions du profil 52 du dispositif, la Figure 10 comprend des traits verticaux discontinus 142 et 144, globalement perpendiculaires à la face inférieure ou au contact de drain 12 du dispositif de MOSFET 50. Pour faciliter encore la présentation, la Figure 10 comprend aussi des traits discontinus 146 et 148 qui suivent et s'étendent respectivement depuis une partie de l'interface entre le puits P 18 et la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés. Les traits discontinus 142 et 146 représentés sur la Figure 10 définissent une distance 150, laquelle peut être appelée longueur d'onde ou pas du profil en onde triangulaire 52 du dispositif. Ainsi, sur la distance 150, certains composants du dispositif MOSFET 50 (p.ex. la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés, la région de puits P 18, la région N+ (non représentée), le diélectrique 24 de grille et la grille 26) peuvent passer par un cycle complet depuis un creux 56 (p.ex. un minimum local), via une crête 54 (p.ex. un maximum local), et retour à un autre creux 56. De plus, la Figure 10 représente une inclinaison 152 du profil en onde triangulaire 52 du dispositif, qui est représentée s'étendant du puits P 18 au trait vertical discontinu 142. La Figure 10 représente aussi deux distances 154 et 156 qui s'étendent respectivement depuis les traits discontinus 146 et 148 jusqu'à différents points à l'interface entre la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés et le puits P 18, et indiquent globalement l'amplitude du profil en onde triangulaire 52 du dispositif. Bien que, dans certaines formes de réalisation, les distances 154 et 156 puissent être les mêmes, comme illustré sur la Figure 10, dans d'autres formes de réalisation les distances 154 et 156 peuvent être différentes. On notera que la forme particulière du profil en onde triangulaire 52 du dispositif peut dépendre, au moins en partie, de la distance 150, de l'inclinaison 152, de la distance 154 et/ou de la distance 156. On notera également que, comparé au dispositif MOSFET plan 10 représenté sur la Figure 1, le dispositif MOSFET 50 représenté sur la Figure 10 assure globalement un agrandissement du pourtour du canal de conduction (p.ex. un élargissement de la région de canal 28) équivalent à environ le double de la distance 154 (ou 156) divisé par la distance 150 (p.ex. la longueur d'onde ou le pas du profil en onde triangulaire 52 du dispositif). De plus, dans certaines formes de réalisation, le dispositif MOSFET 50 représenté sur la Figure 10 peut avoir certaines dimensions. Par exemple, dans certaines formes de réalisation, la distance 150 (p.ex. la longueur d'onde ou le pas du profil en onde triangulaire 52 du dispositif) peut être supérieure ou égale à environ le double du total d'une profondeur 158 des creux. On notera que la profondeur 158 des creux 56 correspond globalement à une hauteur 158 des crêtes intermédiaires 54 et, de la sorte, la profondeur des creux et la hauteur des crêtes peuvent être utilisées ici d'une façon interchangeable. En outre, dans certaines formes de réalisation, les creux 56 (p.ex. les parois des creux 56) peuvent être orientés dans une direction <1120> direction du substrat en SiC et l'angle 152 formé par les parois des creux (p.ex. avec le plan (0001)) peut être d'environ 56° (p.ex. 55,74°), de telle sorte que la région de canal 28 puisse se trouver dans les plans P3il (p.ex. un plan P3il 98 représenté sur la Figure 7) d'une couche 16 en SiC à gradient de concentration d'impuretés disposée sur un substrat en SiC pour assurer une mobilité encore plus grande mobilité dans le canal de conduction (p.ex. une moindre résistance à l'état passant) que dans la seule structure du dispositif non plat. Les spécialistes de la technique comprendront également que la notation <abcd> désigne l'ensemble de toutes les directions équivalentes à la direction [abcd] par la symétrie du réseau cristallin.

Dans certaines formes de réalisation, la profondeur 158 des creux peut être choisie pour assurer le meilleur compromis entre la résistance à l'état passant (p.ex. Rds(on)) et la capacité de blocage (p.ex. la tension de blocage (BV)). Ainsi, si la profondeur 158 des creux est suffisamment grande, les creux 56 peuvent occuper une très grande partie de l'épaisseur 160 de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés, ce qui risque de nuire à la capacité de blocage du dispositif MOSFET 50. D'autre part, si l'épaisseur 160 de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés est suffisamment grande pour loger des creux plus profonds 56 sans nuire à la capacité de blocage du dispositif MOSFET 50, la résistance à l'état passant, Rds(on), du dispositif MOSFET 50 peut être plus grande du fait de la résistance accrue de la couche gradient de concentration d'impuretés plus épaisse 16. Ainsi, dans certaines formes de réalisation, la profondeur 158 des creux 56 peut être inférieure ou égale à environ 10 % de l'épaisseur 160 de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés, ce qui peut convenablement assurer la résistance à l'état passant (p.ex. Rds(on)) tout en préservant une capacité de blocage correcte. Soit dit en passant, bien que le MOSFET vertical 50 puisse être réalisé avec des dimensions et/ou des concentrations de dopant particulières, comme expliqué plus haut et ci-après, le LMOSFET 60 de la Figure 4 peut, dans certaines formes de réalisation, être réalisé avec une plus grande diversité de dimensions (p.ex. n'importe quelle profondeur de creux raisonnable 158) et/ou de plus fortes concentrations de dopant. Comme illustré sur la Figure 11, d'autres solutions peuvent servir pour permettre des creux plus profonds 56 (p. ex., des creux 56 d'une plus grande profondeur 158). Par exemple, la Figure 11 représente un dispositif MOSFET 170, qui est une forme de réalisation du dispositif MOSFET 50 représenté sur la figure 10 qui a des creux plus profonds 56 (p.ex. une plus grande valeur pour le rapport de la profondeur 158 des creux 56 à l'épaisseur 160 de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés). En outre, le dispositif MOSFET 170 réussit à posséder ces creux plus profonds 56 sans compromis entre la résistance à l'état passant Rds(on) et la capacité de blocage. Pour la forme de réalisation illustrée, des creux plus profonds 56 sont obtenus en fabriquant une région dopée 172 (p.ex. par implantation de dopants ou par croissance épitaxiale) dans chaque crête 54 (p.ex. entre chaque creux 56) du dispositif MOSFET 170 avant la formation des creux. On notera que la protection contre les champs électriques assurée par la géométrie non plane (par exemple le profil en onde triangulaire 52 du dispositif MOSFET 170) peut permettre un plus fort dopage dans les régions 172 (p.ex. par rapport à la concentration dans la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés) sans nuire aux performances de blocage du dispositif MOSFET 170. Par exemple, dans certaines formes de réalisation, la concentration de dopant (p.ex. exprimée en centimètres cubes inverses (1/cm3)) dans les régions 172 peut être déterminée d'après la charge critique, Q,, qui peut être calculée à l'aide de la formule : Qcr = Ec*c, où E, est le champ électrique maximal que le semiconducteur peut supporter avant claquage, et où c est la permittivité absolue du matériau semiconducteur (p.ex. 2 x 1013 cm- 2 pour le SiC). De la sorte, dans certaines formes de réalisation, la concentration de dopant peut être inférieure ou égale à environ le double de la charge critique (p.ex.

2 Qcr) divisé par la distance a 155 (p.ex. la largeur des crêtes 54, la distance entre des régions de puits situées sur les parois latérales des crêtes 54), comme illustré sur la Figure 11. Dans certaines formes de réalisation, puisque la distance 155 peut varier avec la profondeur 158 des creux, la concentration de dopant, N, entre les régions de puits peut donc varier suivant la relation : N < 2 Q,/(distance 155). De la sorte, on comprendra que, dans certaines formes de réalisation, en utilisant les dimensions particulières du dispositif MOSFET (p.ex. les distances 150, 154, 156, 158, 160 et l'inclinaison 152) et le dopage (p.ex. dans la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés et les régions dopées 172) pendant la fabrication, on peut obtenir des creux plus profonds 56, ce qui peut permettre une résistance réduite du dispositif (p.ex. une moindre résistance dans les canaux) sans préjudice pour la capacité de blocage du dispositif. La Figure 12 est une vue en coupe de la forme de réalisation du dispositif MOSFET 70 représentée sur la Figure 5, prise suivant la ligne 12-12. Le dispositif MOSFET 70 représenté sur la Figure 12 comprend donc les éléments évoqués plus haut (p.ex. le contact de drain 12, le substrat 14, la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés, le puits P 18, la région N+ (non représentée), la couche de diélectrique 24 et la grille 26). En outre, la Figure 12 représente le profil en onde carrée 72 du dispositif, qui comprend les pics rectangulaires 74 et les creux rectangulaires 76. Pour faciliter la présentation de diverses dimensions du profil 72 du dispositif, la Figure 12 comprend des traits verticaux discontinus 182 et 184, globalement perpendiculaires à la face inférieure ou au contact de drain 12 du dispositif de MOSFET 70. Pour faciliter encore la présentation, la Figure 12 comprend aussi des traits discontinus 186 et 188 (p.ex. parallèles à la face inférieure ou au contact de drain 12 du MOSFET 70) qui, chacun, suivent et s'étendent respectivement depuis une partie de l'interface entre le puits P 18 et la couche de diélectrique 24. Les traits discontinus 182 et 186 représentés sur la Figure 12 définissent une distance 190, laquelle peut être appelée pas ou longueur d'onde du profil en onde carrée 72 du dispositif. Ainsi, sur la distance 190, certains composants du dispositif MOSFET 70 (p.ex. la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés, la région de puits P 18, la région N+ (non représentée), le diélectrique 24 de grille et la grille 26) peuvent passer par un cycle complet depuis une crête 74 (p.ex. un maximum local), via un creux 76 (p.ex. un minimum local), et retour à une autre crête 74. De plus, la Figure 12 représente une inclinaison 192 du profil en onde carrée 72 du dispositif, qui est représentée s'étendant du puits P 18 au trait vertical discontinu 142 et peut faire un angle d'environ 90°. On notera que, dans certaines formes de réalisation, l'inclinaison 192 peut dépasser 90°, créant une forme trapézoïdale des creux. La Figure 12 représente également une distance 194 qui s'étend entre les traits discontinus 186 et 188 et indique globalement la profondeur du creux pour le profil en onde carrée 72 du dispositif. Il faut souligner que la profondeur 194 des creux 76 correspond globalement à une hauteur 194 des crêtes intermédiaires 74 et que, de la sorte, la profondeur des creux et la hauteur des crêtes peuvent ici être utilisées d'une manière interchangeable. On notera que la forme particulière du profil en onde carrée 72 du dispositif peut dépendre, au moins en partie, de la distance 190, de l'inclinaison 192, et/ou de la distance 194. On notera également que, comparé au dispositif MOSFET plan 10 représenté sur la Figure 1, le dispositif MOSFET 70 représenté sur la figure 12 assure globalement un agrandissement du pourtour du canal de conduction (p.ex. une plus grande largeur de la région de canal 28) d'environ : (2a + b)/b, où a est la distance 194 et b est la distance 190. De plus, dans certaines formes de réalisation, le dispositif MOSFET 70 représenté sur la Figure 12 peut avoir certaines dimensions. Par exemple, dans certaines formes de réalisation, la distance 190 (p.ex. la longueur d'onde ou le pas du profil en onde carrée 72 du dispositif) peut être supérieure ou égale à environ le double du total de la profondeur 196 du puits P 18 et de la région d'appauvrissement. En outre, dans certaines formes de réalisation, les creux 76 peuvent être orientés dans une direction < 170> ou <11-C> du cristal de SiC de telle sorte que la région de canal 28 du dispositif puisse se trouver dans un plan (117C) 96 ou un plan (11C0) 94 (comme représenté sur la Figure 7) d'un substrat en Sic hexagonal afin d'assurer une plus grande mobilité dans le canal d'inversion et une moindre résistance à l'état passant. Dans certaines formes de réalisation, la profondeur 194 des creux peut être choisie pour assurer le meilleur compromis entre la résistance à l'état passant, Rds(on) et la capacité de blocage. Ainsi, si la profondeur 194 des creux est suffisamment grande, les creux 76 peuvent occuper une très grande partie de l'épaisseur 198 de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés, ce qui risque de nuire à la capacité de blocage (p.ex. BV) du dispositif MOSFET 70. D'autre part, si l'épaisseur 198 de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés est suffisamment grande pour loger un puits P 18 plus profond sans nuire à la capacité de blocage du dispositif MOSFET 70, la résistance à l'état passant, Rds(on), du dispositif MOSFET 70 peut être plus grande du fait de la résistance accrue de la couche à gradient de concentration d'impuretés plus épaisse 16. Ainsi, dans certaines formes de réalisation, la profondeur 106 du puits P 18 peut être inférieure ou égale à environ % de l'épaisseur 198 de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés, ce qui peut convenablement assurer la résistance à l'état passant tout en préservant une capacité de blocage correcte. Comme illustré sur la Figure 13, d'autres solutions peuvent 10 servir pour permettre des creux rectangulaires plus profonds 76 (p. ex., des puits P 18 d'une plus grande profondeur 196). Par exemple, la Figure 13 représente un dispositif MOSFET 200, qui est une forme de réalisation du dispositif MOSFET 70 représenté sur la Figure 12 qui a des creux rectangulaires plus profonds 76 (p.ex. une plus grande valeur pour le rapport de la profondeur 196 du puits P à l'épaisseur 198 de la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés). En outre, le dispositif MOSFET 200 réussit à posséder ces creux plus profonds 76 sans compromis entre la résistance à l'état passant et la capacité de blocage. Ainsi, pour la forme de réalisation illustrée, des creux plus profonds 76 (par exemple un puits P 18 qui s'étend plus profondément dans la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés) sont réalisés en fabriquant une région dopée 202 dans chaque crête rectangulaire 74 (p.ex. entre chaque crête rectangulaire 76) du dispositif MOSFET 200 (p. ex. avant la formation des creux). On notera que la protection contre les champs électriques assurée par la géométrie non plane (par exemple le profil en onde carrée 72 du dispositif MOSFET 200) peut permettre un plus fort dopage dans les régions 202 (par rapport à la concentration de dopant dans la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés) sans nuire aux performances du dispositif MOSFET 200. Par exemple, dans certaines formes de réalisation, la concentration de dopant (p.ex. en unités par centimètre cube (cm-3)) dans les régions 202 peut être déterminée d'après la charge critique, Qcr, qui peut être calculée à l'aide de la formule : Qcr = Ec*c, où E, est le champ électrique maximal que le semiconducteur peut supporter avant claquage, et où c est la permittivité absolue du matériau semiconducteur (p.ex. 1 x 1013 cm-2 pour le SiC). De la sorte, dans certaines formes de réalisation, la concentration de dopant peut être inférieure ou égale à environ le double de la charge critique (p.ex.

2 Qcr) divisé par la distance a 187 (p.ex. la largeur des crêtes 74, la distance entre des régions de puits situées sur les parois latérales des crêtes 74), comme illustré sur la Figure 12. On comprendra donc que, dans certaines formes de réalisation, en utilisant les dimensions particulières du dispositif MOSFET (p.ex. les distances 190, 194, 196, 198 et l'inclinaison 192) et le dopage (p.ex. dans la couche 16 à gradient de concentration d'impuretés et les régions dopées 202) pendant la fabrication, on peut obtenir des creux rectangulaires plus profonds 76, ce qui peut permettre une résistance réduite du dispositif (p.ex. une plus grande mobilité dans les canaux, une moindre résistance à l'état conducteur) sans préjudice pour la capacité de blocage du dispositif. On notera également que la solution décrite ci-dessus peut aussi s'appliquer à des structures cellulaires (p.ex. triangulaires, carrées, alvéolaires, etc.). Par exemple, la Figure 14 est une vue de haut en bas d'une conception cellulaire hexagonale 210, qui comprend un exemple de zones actives de MOSFET 212 alignées avec les axes cristallographiques de SiC représentés 214 d'un substrat en SiC. Pendant la fabrication des dispositifs MOSFET illustrés 212, l'orientation hexagonale de la structure cristalline du SiC (évoquée plus haut en référence à la Figure 7) peut permettre la réalisation simultanée de creux identiques (indiqués par les traits 216) orientés chacun dans des directions différentes (p.ex. par rapport aux axes 214) et, en même temps, perpendiculairement au pourtour du canal, les parois latérales des creux se trouvant dans des plans cristallographiques spécifiques (p.ex. un plan ( 737), un plan (1,1,7_,) ou un plan (li,C,C)). On notera que la conception cellulaire hexagonale 210 représentée sur la Figure 14 a une symétrie axiale et, de ce fait, chacun des creux 216 assure la même mobilité dans le canal. Par exemple, dans certaines formes de réalisation, les creux 216 peuvent être des creux à structure similaire à celle des creux 56, 76 et 86 évoqués plus haut en référence aux figures 3 à 6 et 10 à 13. A titre d'exemple spécifique, dans certaines formes de réalisation, les creux 216 peuvent chacun être un creux rectangulaire (p.ex. semblables aux creux 76 représentés sur les figures 12 et 13) et peuvent en outre être orientés ou alignés dans un plan (ii7C,) 96 d'un substrat en SiC hexagonal (p.ex. comme illustré sur la Fig. 7). Comme exposé en détail plus haut, ces creux 216 peuvent accroître la superficie et la largeur de canal de chacun des dispositifs MOSFET 212 et, de la sorte, assurer une plus grande mobilité dans le canal d'inversion et une moindre résistance à l'état passant. Les effets techniques de la présente solution comprennent une réduction de la résistance dans les dispositifs à semiconducteur (p.ex. les MOSFET, les IGBT et autres dispositifs semiconducteurs appropriés). Les présentes formes de réalisation comprennent des dispositifs non plans à semiconducteurs (p.ex. des dispositifs à SiC) qui créent une superficie accrue par dispositif et une plus grande largeur de canal (p. ex. un plus grand pourtour de canal), ce qui permet de fabriquer des dispositifs à SiC à moindre résistance. Les formes de réalisation de dispositifs décrites créent une plus grande superficie effective par surface de puce, ce qui, en plus de réduire la résistance dans le canal, peut réduire une ou plusieurs résistances de contacts par un agrandissement de la surface de contact à des interfaces dans la structure des dispositifs à SiC. En outre, cette solution peut aussi s'appliquer à des types cellulaires de dispositifs à Sic, notamment des structures alvéolaires, pour améliorer la conduction dans le canal et/ou réduire la résistance à l'état passant.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) à semiconducteur, comportant : une couche de carbure de silicium (SiC) (16) à gradient de concentration d'impuretés disposée sur un substrat (14) en SiC à orientation (0001), la couche de Sic (16) à gradient de concentration d'impuretés comprenant une surface non plane pourvue d'une pluralité de reliefs répétitifs (54, 74, 84 ; 56, 76, 86) orientés parallèlement à une longueur d'un canal (28) du dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) à semiconducteur, et dans lequel le canal est disposé dans un plan cristallographique particulier (74) de la couche de SiC (16) à gradient de concentration d'impuretés.
2. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 1, comportant en outre une région de puits non plane (18) ajustée sur une au moins une partie de la surface non plane de la couche de SiC (16) à gradient de concentration d'impuretés.
3. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 2, dans lequel une profondeur (158, 194) des reliefs répétitifs (54, 74, 84 ; 56, 76, 86) est inférieure ou égale à environ 10 % d'une épaisseur (160, 198) de la couche de SiC (16) à gradient de concentration d'impuretés.
4. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 2, comportant en outre : une couche de diélectrique non plane (24) ajustée par-dessus au moins une partie de la couche de SiC (16) à gradient de concentration d'impuretés et une partie de la région de puits (18) ; et une grille non plane (26) ajustée par-dessus au moins une partie de la région de puits non plane (18)
5. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 1, dans lequel les reliefs répétitifs (54, 74, 84 ; 56, 76, 86) comprennent des crêtes triangulaires (54, 74, 84).
6. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 5, dans lequel les crêtes triangulaires répétitives (54, 74, 84) créent un élargissement du canal (28) égal à environ 2a/b, a étant une longueur d'un côté des crêtes triangulaires répétitives (54, 74, 84), et b étant une longueur d'une base des crêtes triangulaires répétitives (54, 74, 84) ou un pas des crêtes triangulaires répétitives (54, 74, 84).
7. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 5, dans lequel le plan cristallographique (74) est un plan 103381 de la couche de SiC (16) à gradient de concentration d'impuretés.
8. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 1, dans lequel les reliefs répétitifs (54, 74, 84 ; 56, 76, 86) comprennent des crêtes triangulaires répétitives (54, 74, 84).
9. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 8, dans lequel les crêtes rectangulaires répétitives (74) créent un élargissement de la région de canal (28) égal à environ (2a+b)/b, où a est une hauteur (158) des crêtes rectangulaires répétitives (74) et b est un pas des crêtes rectangulaires répétitives (74).
10. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 8, dans lequel le plan cristallographique (74) est un plan 1117. de la couche de SiC (16) à gradient de concentration d'impuretés.
11. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 8, dans lequel le plan cristallographique (74) est un plan 11ICC1 de la couche de SiC (16) à gradient de concentration d' impuretés.
12. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 8, dans lequel chaque relief de la pluralité de reliefs répétitifs (54, 74, 84 ; 56, 76, 86) a une concentration de dopant supérieure à une concentration de dopant dans un reste de la couche de SiC (16) à gradient de concentration d'impuretés.
13. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 12, dans lequel la concentration de dopant dans les reliefs répétitifs (54, 74, 84 ; 56, 76, 86) est inférieure ou égale à environ le double d'une charge critique de la couche de SiC (16) à gradient de concentration d'impuretés divisé par une largeur des reliefs répétitifs (54, 74, 84 ; 56, 76, 86).
14. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 1, lequel étant un dispositif cellulaire semiconducteur d'un type à cellules triangulaires, carrées ou alvéolaires.
15. Dispositif (10, 50, 60, 70, 80, 170) selon la revendication 14, lequel étant un dispositif cellulaire semiconducteur d'un type à cellules alvéolaires, et dans lequel le canal est orienté dans un plan {11.7,0} de la couche de SiC (16) à gradient de concentration d'impuretés.