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, l'utilisation des plaquettes de SiC s'est étendue à la technologie LED. Depuis, grâce à ses propriétés physiques avantageuses, il est utilisé dans de nombreuses applications semi-conductrices. Ces propriétés se manifestent par sa large gamme d'applications, tant dans l'industrie des semi-conducteurs qu'en dehors. La loi de Moore semblant atteindre ses limites, de nombreuses entreprises du secteur des semi-conducteurs considèrent le carbure de silicium comme le matériau semi-conducteur du futur. Le SiC peut être produit à partir de plusieurs polytypes, mais dans l'industrie des semi-conducteurs, la plupart des substrats sont en 4H-SiC, le 6H-SiC étant devenu moins courant avec la croissance du marché. Lorsqu'on parle de carbure de silicium 4H et 6H, le H indique la structure du réseau cristallin. Le nombre représente la séquence d'empilement des atomes au sein de cette structure, comme illustré 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 en silicium plus traditionnels. L'un des principaux atouts de ce matériau est sa dureté. Celle-ci lui confère de nombreux avantages, notamment pour les applications à haute vitesse, haute température et/ou haute tension. Les plaquettes de carbure de silicium possèdent une conductivité thermique élevée, ce qui leur permet de transférer efficacement la chaleur d'un point à un autre. Ceci améliore leur conductivité électrique et, en fin de compte, leur miniaturisation, un des objectifs principaux du passage aux plaquettes de SiC. Comportement thermique : Les substrats en SiC présentent également un faible coefficient de dilatation thermique. La dilatation thermique correspond à la variation de taille et de direction d'un matériau lorsqu'il est chauffé ou refroidi. L'exemple le plus courant est celui de la glace, bien que son comportement soit inverse à celui de la plupart des métaux : elle se dilate en refroidissant et se contracte en chauffant. Le faible coefficient de dilatation thermique du carbure de silicium signifie qu'il ne subit que peu de variations de taille ou de forme lors des variations de température, ce qui le rend idéal pour l'intégration dans des dispositifs de petite taille et l'incorporation d'un plus grand nombre de transistors sur une seule puce. Un autre avantage majeur de ces substrats réside dans leur haute résistance aux chocs thermiques. Ils peuvent ainsi supporter des variations de température rapides sans se rompre ni se fissurer. Cette caractéristique constitue un atout indéniable lors de la fabrication de dispositifs, car elle améliore la durée de vie et les performances du carbure de silicium par rapport au silicium massif traditionnel. Outre ses propriétés thermiques, ce substrat est extrêmement durable et ne réagit ni aux acides, ni aux bases, ni aux sels fondus jusqu'à 800 °C. Cette robustesse lui confère une grande polyvalence d'applications et lui permet de surpasser le silicium massif dans de nombreux domaines. Sa résistance aux hautes températures lui permet également de fonctionner en toute sécurité à plus de 1 600 °C, ce qui en fait un substrat idéal pour quasiment toutes les applications haute température.
Date de publication : 09/07/2019