Réalisation de structures silicium-sur-isolant partielles pour applications aux circuits de puissance

SOI identifies a “silicon substrate / insulating film / thin silicon layer” structure. A lot of studies have been made since the 70's to obtain that kind of structures. The LEGO process is based on fusion and recrystallization of thick poly-silicon patterns on oxide, and provides localized SOI patterns on a silicon substrate. It has first been developed by G. Celler and al. in the 80's and is being reconsidered today because of new market demand for low cost partial SOI: the coexistence of control and power devices on the same chip for mixed power integration and with efficient electrical insulation. Following an overview of the existing techniques for the fabrication of SOI wafers, this thesis describes the LEGO process and the different optimizations that were performed to obtain monocrystalline SOI patterns up to 2mm². Then, we will present the fabrication of MOS devices on partial SOI substrates, and we will demonstrate that this LEGO process is compatible with completely functionnal devices showing the same electrical performances than on bulk silicon substrate. Finally, we will conclude on the possible applications of this process.Le terme SOI (Silicon On Insulator) identifie une structure du type «substrat silicium / film isolant / couche mince de silicium». Depuis les années 70, de nombreux travaux ont été menés afin d'élaborer ce type de structures. Le LEGO (Lateral Epitaxial Growth over Oxide) est une technique basée sur la fusion et la recristallisation de motifs épais de silicium poly-cristallin sur oxyde, et qui permet d'obtenir des motifs localisés de SOI sur un substrat de silicium. Elle a été développée en premier lieu par G. Celler et al. dans les années 80 et est désormais reconsidérée à cause d'un nouveau marché pour les structures SOI partielles à faible coût, celui de l'intégration de composants de commande et de puissance sur une même puce avec une isolation diélectrique efficace.Après une présentation des différentes technologies permettant d'obtenir des substrats SOI, ce mémoire décrit plus particulièrement le procédé LEGO, et le travail d'optimisation qui a été mené sur ce procédé afin d'obtenir des motifs SOI monocristallins jusqu'à 2mm². Par la suite, nous abordons la fabrication de composants de type MOS sur SOI partiel, et nous démontrons que ce procédé permet d'accueillir des composants entièrement fonctionnels et présentant les mêmes caractéristiques électriques que sur substrat silicium massif. Enfin nous concluons sur les perspectives d'applications de ce procédé