Avec l’avancement rapide de la technologie des semi-conducteurs de troisième génération, les plaquettes en carbure de silicium (SiC) sont devenues un matériau de base dans l’électronique de puissance, les dispositifs RF, et les applications de semi-conducteurs en raison de leur haute température supérieure, haute tension, et haute fréquence. Aujourd’hui, nous allons fournir une introduction concise au processus de fabrication de plaquettes SiC, accompagnée d’un diagramme visuel pour une meilleure compréhension.

Procédé de fabrication SiC Wafer

La fabrication des plaquettes SiC comprend principalement les cinq étapes clés suivantes:

1. Graine de carbure de silicium (SiC Seed)

Le processus de croissance des plaquettes SiC commence avec un cristal de graine SiC de haute qualité qui sert de base à la culture des lingots SiC. La qualité et l’orientation cristallographique de ce cristal-grain jouent un rôle crucial dans la détermination des propriétés finales du lingot SiC.

2. Evolution du lingot en carbure de silicium (lingot SiC)

Les lingots SiC sont cultivés soit par Transport physique de vapeur (PVT), soit par dépôt chimique de vapeur (CVD). Dans ce procédé, des composés en phase vapeur de silicium et de carbone se déposent sur le cristal de semence à haute température (environ 2000°C) et dans des conditions contrôlées de basse pression, formant progressivement de gros lingots SiC. Un contrôle précis de ce processus de croissance est essentiel pour garantir une qualité cristalline élevée avec un minimum de défauts.

3. Tranchage de lingots (tranchage)

Une fois que le lingot SiC atteint la taille désirée, il est tranché en tranches minces à l’aide de la technologie de sciage au fil diamant. En raison de la dureté extrême du SiC (deuxième après le diamant), un équipement de coupe de haute précision et des techniques de refroidissement appropriées sont nécessaires pour minimiser les pertes de matériau et améliorer la qualité de la surface des tranches.

(l’image suivante illustre l’ensemble du processus de fabrication SiC wafer)

4. Meulage et polissage (meulage/polissage)

Après le tranchage, la surface de la plaquette SiC reste relativement rugueuse et doit subir un meulage et un polissage mécaniques pour améliorer la planéité de la surface et réduire les défauts microscopiques. Ce processus implique généralement plusieurs étapes d’usinage fin à l’aide d’abrasifs diamantés.

5. Polissage mécanique chimique (CMP)

Le polissage mécanique chimique (CMP) est une étape critique dans la fabrication de plaquettes SiC. Il combine la gravure chimique avec le polissage mécanique, éliminant efficacement les imperfections de surface et obtenant une finition semblable à un miroir. Ce processus est particulièrement vital pour les substrats SiC de haute qualité, car il affecte directement la qualité de croissance des couches épitaxiales ultérieures.

Principaux avantages des Wafers SiC

Par rapport aux plaquettes silicium (Si) traditionnelles, les plaquettes SiC offrent de nombreux avantages, notamment:

✅ résistance à haute température (températures de fonctionnement supérieures à 600°C)

✅ haute intensité de champ électrique de panne (10 fois celle du silicium, idéal pour les appareils de puissance à haute tension)

✅ conductivité thermique supérieure (dissipation thermique améliorée pour une meilleure stabilité de l’appareil)

✅ excellentes performances haute fréquence (convient pour la communication 5G et les amplificateurs de puissance RF)

En raison de ces propriétés exceptionnelles, les tranches SiC sont largement utilisés dans les véhicules électriques (ve), les alimentations industrielles, les systèmes de communication RF, l’électronique par satellite, et les onduleurs solaires, entre autres applications avancées.

Conclusion Conclusion

La fabrication des plaquettes SiC est un processus hautement sophistiqué et précis, chaque étape ayant un impact sur les performances et la fiabilité finales de l’appareil. Alors que la technologie SiC continue de progresser, nous prévoyons que les tranches SiC joueront un rôle de plus en plus crucial dans l’industrie des semi-conducteurs, favorisant les innovations vers une plus grande efficacité et une plus grande durabilité.

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