Le matériau silicium sur saphir en France. Revue des propriétés physico-chimiques et électriques

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Abstract
Nous présentons une synthèse des travaux effectués en France sur la caractérisation des couches minces de silicium épitaxié sur des substrats de corindon (« saphir »). Une revue exhaustive des méthodes et des résultats concernant les propriétés physico-chimiques (défauts, impuretés, contamination, ... ) et électriques (processus de transport, de recombinaison, de piégeage, ...) du SOS est présentée. Il apparaît que sur le plan physique les éléments clefs sont : (i) l'existence d'une région de transition d'épaisseur 100 à 150 A, située à l'interface Si-Al2O3, responsable pour l'essentiel des courants de fuite des transistors MOS/SOS, (ii) la non-uniformité des couches et leur caractère inhomogène lié à la présence d'un profil de défauts croissant vers l'interface Si-Al2O3 et qui s'accompagne d'une diminution notable de la mobilité et de la durée de vie des porteurs, (iii) les fortes contraintes d'interface qui provoquent une modification appréciable de la configuration énergétique et des paramètres de transport par rapport au Si massif, (iv) l'autodopage du film et (v) les fluctuations de potentiel. La cohérence des résultats émanant d'études indépendantes sur le matériau SOS non processé ou sur des dispositifs SOS est ensuite soulignée. Compte tenu de la pluralité des techniques et des conditions de mesure employées nous discutons également leurs pertinence, précision et limitations, ainsi que leur intérêt pour la caractérisation des couches minces issues d'autres technologies silicium sur isolant

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