Traitement thermique avancé des semi-conducteurs ou de matériaux
Le SiC cubique (3C-SiC) est particulièrement intéressant pour les dispositifs à base de Si dans la mesure où il affiche une mobilité des électrons supérieure à tous les polytypes de SiC connus. Lorsque le 3C-SiC est développé avec soin, il ne présente pas les défauts inévitablement présents dans d'autres polytypes. Ce matériau n'est toutefois pas encore disponible dans le commerce sous forme de substrats cristallins uniques en vrac de qualité acceptable et de grande taille. Les partenaires du projet FLASiC ont dès lors combiné leurs compétences et leur expertise pour optimiser la croissance hétéroépitaxiale de la fine couche de germes de SiC cubique sur des tranches de Si cristallines uniques pour des applications de microélectronique. Les recherches se sont concentrées sur les défauts dus aux discordances majeures de réseau entre les deux matériaux et à la nécessité de maintenir la température de croissance en dessous du point de fusion du Si. Les principaux défauts de haute densité signalés sont des dislocations, des défauts d'empilement, des microcristaux jumeaux et des cavités. Bien que certains d'entre eux soient annihilés lors de la phase de croissance ultérieure, les défauts restants dans la partie supérieure du film SiC sont responsables des propriétés électriques déficientes des dispositifs formés par la suite. La densité élevée des défauts combinée à la flexion de la tranche provoquée par l'accumulation de contraintes thermiques lors des cycles de recuit donne des couches cristallines sollicitées de mauvaise qualité, qui ont empêché la fabrication de tels dispositifs jusqu'à présent. Les chercheurs du CNRS-CRHEA ont mis au point une technique appelée carbonisation "en échiquier" pour réduire l'ondulation du substrat. La technique consiste à équilibrer une contrainte de compression (interfaciale) avec une contrainte de traction afin d'obtenir la planéité requise. Le traitement thermique des structures avancées de semi-conducteurs par une impulsion lumineuse intense de quelques millisecondes peut donc être réalisé de manière systématique et parfaitement contrôlable. Le principal avantage de ce procédé est que la taille de la surface peut être adaptée selon les besoins, ce qui ouvre la voie à de nombreuses possibilités de fabrication de dispositifs et de matériaux prometteuses.