SiC pour l'électronique de puissance

Un matériau aux applications très variées

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau présentant un potentiel pour une grande variété d'applications avancées. Utilisé à l'origine comme abrasif en raison de sa dureté, le SiC a depuis trouvé de nombreuses applications différentes telles que les bagues d'étanchéité, les moteurs diesel, les circuits électroniques, les échangeurs de chaleur industriels, les turbines à gaz et les systèmes de conversion à haute température.

Le SiC pour les semi-conducteurs

Aujourd'hui, le carbure de silicium pourrait être la clé de l'avenir de l'énergie durable. Les semi-conducteurs de puissance en SiC peuvent augmenter l'efficacité de la conversion d'énergie, supporter des tensions et des courants plus élevés, et résister à des températures de fonctionnement plus élevées que les dispositifs conventionnels à base de silicium. Tous ces facteurs offrent des avantages essentiels pour des dispositifs tels que les alimentations des centres de données, les modules d'énergie éolienne ou solaire, et les convertisseurs d'entraînement des véhicules électriques.

Croissance des cristaux de SiC pour les semi-conducteurs

La croissance des cristaux de SiC s'effectue généralement par la méthode de transport physique en phase vapeur (PVT). Typiquement, le matériau source de poudre de SiC est sublimé à des températures élevées, supérieures à 2000°C, et cristallise à une graine légèrement plus froide. Le choix approprié de la source de poudre de SiC pendant la croissance PVT est une condition préalable à l'obtention d'une qualité cristalline élevée dans la boule de SiC finale. Plusieurs facteurs ont un impact sur le processus de croissance, comme la stœchiométrie, la pureté, le polytype, la distribution des tailles et la densité d'emballage correspondante. En principe, la source idéale de SiC subit un changement morphologique mineur pendant la croissance. L'évolution doit être lisse et la surface vers l'interface de croissance du cristal doit être stable.

La synthèse du SiC par la méthode Acheson a une longue histoire industrielle et s'est adaptée pour répondre aux demandes changeantes. Sa polyvalence et son efficacité énergétique par rapport aux voies chimiques en font une alternative intéressante pour la croissance des cristaux de SiC par PVT. La demande croissante de dispositifs semi-conducteurs de puissance en SiC nécessitera de grands volumes de matériau source en SiC qui puisse encore répondre aux exigences techniques strictes intrinsèques aux applications. Acheson SiC pourrait fournir au marché du SiC de qualité à des volumes élevés et à un coût réduit.

Matériau source e-SiC de Fiven SIKA

Dans le but de fournir une solution évolutive et abordable pour l'industrie des semi-conducteurs, Fiven a développé le matériau SIKA e-SiC, synthétisé à l'aide du processus Acheson.

Dans un four personnalisé, des matières premières de haute pureté sont mises en réaction à haute température pour former le brut. Le matériau est ensuite concassé et broyé avec un équipement spécialement conçu pour minimiser la contamination. Ensuite, une étape de classification assure une distribution optimale de la taille des particules pour la croissance des cristaux.

Le développement du nouveau matériau source de poudre de SiC, avec une taille moyenne de particule d'environ 300 µm et une densité tassée libre supérieure à 1,6 g/cm3, offre plusieurs propriétés bénéfiques pour la croissance de boules de SiC de haute qualité qui est nécessaire pour l'application industrielle. La morphologie de la poudre de SiC tend à supprimer la libération de particules de poussière de carbone, ce qui est avantageux pour atteindre une qualité cristalline élevée. Le comportement lisse de la sublimation permet un processus de cristallisation homogène présentant une interface de croissance stable et légèrement convexe du SiC.

SIKA e-SiC peut être adapté de nombreuses façons pour répondre aux besoins spécifiques des clients. Veuillez prendre contact avec nous pour discuter de votre projet.

Une grande partie de cet article est fondée sur : Ellefsen, Oda Marie & Arzig, Matthias & Steiner, Johannes & Wellmann, Peter & Runde,. (2019). Optimisation du matériau source de la poudre de SiC pour améliorer les conditions du processus pendant la croissance PVT des boules de SiC. Materials. 12. 3272. 10.3390/ma12193272.