Fours à haute température pour traitement de SiC

Fabrication de circuits SiC (carbure de silicium)

Le carbure de silicium est un matériau semi-conducteur à large bande interdite aux propriétés particulières, qui permet le fonctionnement à haute température et convient particulièrement aux semi-conducteurs de puissance. La commutation rapide et efficace de hautes tensions et courants, les hautes tensions de claquage, la stabilité face aux effets de radiation et la bonne conductivité thermique sont des qualités positives du carbure de silicium. Les inconvénients sont le coût élevé et les températures élevées nécessaires au traitement.

Les processus thermiques pour l'activation électrique des dopants implantés Al, B (dopage p), N ou P (dopage n) sont particulièrement critiques. Les fours pour le traitement du carbure de silicium doivent pouvoir atteindre jusqu'à 2000 °C, alors que pour la fabrication de circuits en silicium ou GaAs des températures jusqu'à 1200 °C suffisent généralement. Il existe aussi des fours verticaux capables d'atteindre ces températures à l'aide d'éléments chauffants MoSi₂ ou en graphite.

Processus thermiques dans la technologie SiC

Pour la fabrication de l'électronique SiC, diverses étapes de procédés thermiques sont nécessaires, comme pour la production de circuits en silicium. Le tableau suivant donne un aperçu des différentes étapes de procédé, des types de fours utilisés et des températures appliquées.

Processus	Description	Type de four	Température
Activation	Activation des dopants après implantation ionique	Four haute température	2000 °C
Oxynitruration	Dépôt d'oxynitrure	Four LPCVD haute température	1400 °C
Dépôt TEOS	Dépôt LPCVD d'oxyde à partir de TEOS (tétraéthoxysilane)	Four LPCVD haute température	1350 °C
Oxydation thermique	Oxydation thermique avec oxygène sec ou humide	Four vertical	1200 °C
Recuit PDA	PDA (post-deposition anneal) des couches métalliques déposées	Système RTP	1100 °C
Recuit des contacts	Recuit bref des contacts	Système RTP	1000 °C

Éléments chauffants

JTEKT (anciennement Koyo Thermo Systems) conçoit et fabrique des éléments chauffants propriétaires et brevetés présentant des caractéristiques particulières. Classés par température croissante, JTEKT peut proposer les éléments chauffants suivants :

Élément chauffant LGO
(light gauge overbend)

120 °C – 1150 °C

Élément chauffant HGC
(high gauge coil)

400 °C – 1250 °C

Élément chauffant MoSi2
(disiliciure de molybdène)

jusqu'à 1400 °C

Élément chauffant carbone

jusqu'à 2000 °C

Images des installations

Il est possible de fournir aussi bien de petites installations chargées manuellement pour la recherche et développement que des machines entièrement automatisées pour la production de masse, fonctionnant cassette à cassette. Voici quelques images d'installations de production.