SiC – Carbure de silicium

Le carbure de silicium a été découvert en 1893 comme abrasif industriel pour les meules et les freins automobiles. Vers le milieu du XXe siècle, les plaquettes de SiC ont été utilisées dans la technologie LED. Depuis, il a été étendu à de nombreuses applications de semi-conducteurs grâce à ses propriétés physiques avantageuses. Ces propriétés se reflètent dans son large éventail d'utilisations, au sein et en dehors de l'industrie des semi-conducteurs. La loi de Moore semblant atteindre ses limites, de nombreuses entreprises du secteur des semi-conducteurs envisagent le carbure de silicium comme le matériau semi-conducteur du futur. Le SiC peut être produit à partir de plusieurs polytypes de SiC, bien que dans l'industrie des semi-conducteurs, la plupart des substrats soient en SiC 4H, le SiC 6H devenant moins courant avec la croissance du marché du SiC. Pour les carbures de silicium 4H et 6H, le H représente la structure du réseau cristallin. Le nombre représente la séquence d'empilement des atomes au sein de la structure cristalline ; cette séquence est décrite dans le tableau des capacités SVM ci-dessous. Avantages de la dureté du carbure de silicium : L’utilisation du carbure de silicium présente de nombreux avantages par rapport aux substrats de silicium plus traditionnels. L’un des principaux atouts de ce matériau est sa dureté. Cela lui confère de nombreux avantages, dans les applications à haute vitesse, haute température et/ou haute tension. Les plaquettes de carbure de silicium ont une conductivité thermique élevée, ce qui signifie qu’elles peuvent bien transférer la chaleur d’un point à un autre. Cela améliore leur conductivité électrique et, à terme, leur miniaturisation, l’un des objectifs courants du passage aux plaquettes de SiC. Capacités thermiques : Les substrats de SiC ont également un faible coefficient de dilatation thermique. La dilatation thermique est la quantité et la direction dans lesquelles un matériau se dilate ou se contracte lorsqu’il chauffe ou refroidit. L’explication la plus courante est la glace, bien qu’elle se comporte à l’inverse de la plupart des métaux, se dilatant en refroidissant et se rétrécissant en chauffant. Le faible coefficient de dilatation thermique du carbure de silicium signifie qu’il ne change pas significativement de taille ou de forme lorsqu’il est chauffé ou refroidi, ce qui le rend parfait pour l’intégration dans de petits dispositifs et l’intégration de plusieurs transistors sur une seule puce. Un autre avantage majeur de ces substrats est leur grande résistance aux chocs thermiques. Ils peuvent ainsi changer rapidement de température sans se casser ni se fissurer. Ceci constitue un avantage indéniable pour la fabrication de dispositifs, car cette caractéristique de robustesse améliore la durée de vie et les performances du carbure de silicium par rapport au silicium massif traditionnel. Outre ses propriétés thermiques, c'est un substrat très durable qui ne réagit pas aux acides, aux alcalis ni aux sels fondus jusqu'à 800 °C. Cela confère à ces substrats une grande polyvalence d'application et les rend encore plus performants que le silicium massif dans de nombreuses applications. Sa résistance aux températures élevées lui permet également de fonctionner en toute sécurité à des températures supérieures à 1 600 °C, ce qui en fait un substrat adapté à la quasi-totalité des applications à haute température.