Le carbure de silicium (SiC), matériau semi-conducteur à large bande interdite, joue un rôle de plus en plus important dans les applications scientifiques et technologiques modernes. Il présente une excellente stabilité thermique, une grande tolérance au champ électrique, une conductivité thermique intentionnelle et d'autres excellentes propriétés physiques et optiques. Il est largement utilisé dans les dispositifs optoélectroniques et les dispositifs solaires. Face à la demande croissante de dispositifs électroniques plus performants et plus stables, la maîtrise de la technologie de croissance du carbure de silicium est devenue un enjeu majeur.
Alors, que savez-vous du processus de croissance du SiC ?
Aujourd'hui, nous discuterons de trois techniques principales pour la croissance de monocristaux de carbure de silicium : le transport physique de vapeur (PVT), l'épitaxie en phase liquide (LPE) et le dépôt chimique en phase vapeur à haute température (HT-CVD).
Méthode de transfert physique de vapeur (PVT)
La méthode de transfert physique de vapeur est l'un des procédés de croissance du carbure de silicium les plus couramment utilisés. La croissance du carbure de silicium monocristallin repose principalement sur la sublimation de la poudre de silicium et son redéposition sur le cristal germe à haute température. Dans un creuset fermé en graphite, la poudre de carbure de silicium est chauffée à haute température. Grâce au contrôle du gradient de température, la vapeur de carbure de silicium se condense à la surface du cristal germe et forme progressivement un monocristal de grande taille.
La grande majorité du SiC monocristallin que nous fournissons actuellement est produite selon ce procédé. C'est d'ailleurs la méthode la plus répandue dans l'industrie.
Épitaxie en phase liquide (LPE)
Les cristaux de carbure de silicium sont préparés par épitaxie en phase liquide, un procédé de croissance cristalline à l'interface solide-liquide. Dans cette méthode, la poudre de carbure de silicium est dissoute dans une solution silicium-carbone à haute température, puis la température est abaissée afin que le carbure de silicium précipite de la solution et se développe sur les germes cristallins. Le principal avantage de la méthode LPE est la possibilité d'obtenir des cristaux de haute qualité à une température de croissance plus basse, un coût relativement faible et une production à grande échelle.
Dépôt chimique en phase vapeur à haute température (HT-CVD)
En introduisant le gaz contenant du silicium et du carbone dans la chambre de réaction à haute température, la couche monocristalline de carbure de silicium se dépose directement à la surface du germe cristallin par réaction chimique. L'avantage de cette méthode est de contrôler précisément le débit et les conditions de réaction du gaz, ce qui permet d'obtenir un cristal de carbure de silicium d'une grande pureté et présentant peu de défauts. Le procédé HT-CVD permet de produire des cristaux de carbure de silicium aux excellentes propriétés, particulièrement précieux pour les applications exigeant des matériaux de très haute qualité.
Le processus de croissance du carbure de silicium est la pierre angulaire de son application et de son développement. Grâce à une innovation et une optimisation technologiques continues, ces trois méthodes de croissance jouent un rôle essentiel pour répondre aux besoins de chaque situation, assurant ainsi la place importante du carbure de silicium. Grâce à l'approfondissement de la recherche et aux progrès technologiques, le processus de croissance des matériaux en carbure de silicium continuera d'être optimisé et les performances des dispositifs électroniques seront encore améliorées.
(censure)
Date de publication : 23 juin 2024