Des nouveaux matériaux semi-conducteurs
Le carbure de silicium peut être de couleur noire à vert pâle, avec comme formule chimique SiC. Il est généralement produit dans un four à arc électrique pour être utilisé de façon intensive comme abrasif et comme matériau de structure. Cependant, il est également développé activement sous forme de semi-conducteur à large bande pour des applications utilisant des appareils de haute énergie et haute température avec des fréquences élevées. L'intérêt pour ce matériel provient de sa haute mobilité électronique liée à un phénomène appelé le polytypisme. Les cristaux de carbure de silicium présentent de nombreuses structures en fonction de la séquence d'empilement des tétraèdres de Si-C. Les principaux polytypes connus de SiC, sont, soit de structure cubique (3C) soit de structure hexagonale (4H ou 6H). La structure cubique (3C) est celle qui possède la plus grande mobilité électronique et le plus petit intervalle de bande, elle est donc parfaitement adaptée pour les applications de moyenne énergie (300-1200V, 10-100A). Toutefois, l'intérêt s'est concentré sur les polytypes hexagonaux en raison de la disponibilité commerciale du matériau de base, tiré de cristaux importants. Le projet SOLSIC a résolu le problème en développant des gros cristaux et des galettes de SiC cubique, tout en étudiant ses propriétés. Plusieurs types de redresseurs comme des barrières diodes de Schottky et divers types de transistors comme les transistors à effet de champ à oxydes métalliques (MOSFET pour metal-oxide-semiconductor field-effect transistors) ont été développés sur la base du carbure de silicium cubique. Une ligne de production pour la fabrication de ces appareils a été mise en place. Le procédé comporte une croissance épitaxiale des couches dopées de type N et P, l'implantation ionique et la cuisson post-implantation, la lithographie, la gravure sèche, la déposition de dioxyde de silicium et de nitrure de silicium, et enfin l'oxydation thermique. Les appareils ainsi fabriqués étaient aussi performants que leurs homologues, basés sur le carbure de silicium hexagonal. Les défauts des cristaux qui, dans un premier temps empêchaient d'atteindre les valeurs prévues de performance, ont été largement réduits. En conclusion, il a été démontré que les appareils fabriqués à partir de carbure de silicium cubique possèdent d'excellentes caractéristiques pour les applications de puissance moyenne de 300 à 600 Volts.
