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Le carbure de silicium (SiC) 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 des diodes électroluminescentes. Depuis lors, il s'est étendu à de nombreuses applications de semi-conducteurs en raison de ses propriétés physiques avantageuses. Ces propriétés sont évidentes dans sa large gamme d'utilisations dans et en dehors de l'industrie des semi-conducteurs. La loi de Moore semblant atteindre ses limites, de nombreuses entreprises de l'industrie des semi-conducteurs considèrent le carbure de silicium comme le matériau semi-conducteur de l'avenir.

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 du 4H-SiC, le 6H- devenant moins courant à mesure que le marché du SiC s'est développé. Lorsqu'on parle de carbure de silicium 4H- et 6H-, le H représente la structure du réseau cristallin. Le nombre représente la séquence d'empilement des atomes dans la structure cristalline. Ceci est décrit dans le tableau des capacités du SVM ci-dessous.

Avantages du carbure de silicium

Dureté

L'utilisation du carbure de silicium présente de nombreux avantages par rapport aux substrats de silicium plus traditionnels. L'un des principaux avantages est sa dureté. Cela confère au matériau de nombreux avantages dans les applications à grande vitesse, à haute température et/ou à haute tension.

Les plaquettes de carbure de silicium ont une conductivité Lermique élevée, ce qui signifie qu'elles peuvent bien transférer la chaleur d'un point à un autre. Cela améliore leur conductivité électrique et, en fin de compte, la miniaturisation, l'un des objectifs communs du passage aux plaquettes de carbure de silicium.

Capacités Lermiques

Les substrats en carbure de silicium ont également un faible coefficient de dilatation Lermique. La dilatation Lermique est l'ampleur et la direction de l'expansion ou de la contraction d'un matériau lorsqu'il se réchauffe ou se refroidit. L'explication la plus courante est la glace, bien qu'elle se comporte à l'inverse de la plupart des métaux, se dilatant lorsqu'elle se refroidit et se rétractant lorsqu'elle se réchauffe. Le faible coefficient de dilatation Lermique 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 idéal pour s'intégrer dans de petits appareils et pour placer plus de transistors sur une seule puce.

Un autre avantage majeur de ces substrats est leur grande résistance aux chocs Lermiques. Cela signifie qu'ils ont la capacité de changer rapidement de température sans se casser ou se fissurer. C'est un avantage indéniable pour la fabrication de dispositifs, car c'est une autre caractéristique de résistance qui améliore la durée de vie et les performances du carbure de silicium par rapport au silicium brut traditionnel.

En plus de ses capacités Lermiques, c'est un substrat très durable qui ne réagit pas avec les acides, les alcalis ou les sels fondus à des températures allant jusqu'à 800°C. Cela confère à ces substrats une grande polyvalence dans leurs applications et renforce leur capacité à surpasser le silicium en vrac dans de nombreuses applications.

Sa résistance aux températures élevées lui permet également de fonctionner en toute sécurité à des températures supérieures à 1600°C. Il s'agit donc d'un substrat adapté à pratiquement toutes les applications à haute température.