1. Bateau en cristal de graphite avec revêtement CVD-SiC
Le graphite est facile à travailler et peut être transformé en une nacelle cristalline monobloc à partir d'un seul bloc, grâce à plusieurs étapes de fabrication. Le graphite étant un matériau poreux, une couche de SiC d'environ 100 µm d'épaisseur doit être déposée à sa surface afin de prévenir les problèmes de particules liés à l'exposition directe du graphite aux différents procédés de fabrication des semi-conducteurs. Cependant, l'épaisseur de cette couche reste un facteur important.revêtement CVD-SiCLe contrôle de ce procédé est complexe, notamment dans les cavités profondes et les angles où le revêtement peut être plus mince. En raison de la différence de coefficient de dilatation thermique (CTE) entre le corps en graphite et le film de SiC (25-1400 °C, avec une moyenne de 4,4 × 10⁻⁶/°C pour le SiC et de 7,1 × 10⁻⁶/°C pour le graphite), le film de SiC a tendance à se détacher après plusieurs cycles de chauffe et de refroidissement. Lorsque le graphite est exposé, des gaz ou des liquides corrosifs pénètrent dans sa structure poreuse et sont difficiles à éliminer complètement, ce qui entraîne la formation de particules lors des procédés à haute température. Ce type de creuset en graphite revêtu de SiC est le moins cher, mais sa durée de vie est la plus courte, environ un an.
2. Nacelle en cristal de SiC recristallisé avec revêtement CVD-SiC
Les creusets en SiC recristallisé sont généralement fabriqués par frittage et traitement de plusieurs éléments unitaires, puis par collage de chaque élément avec une pâte de silicium à haute température pour former un creuset, et enfin par application d'un revêtement CVD-SiC (environ 100 µm). La recristallisation étant poreuse, des particules peuvent s'introduire dans les procédés de fabrication des semi-conducteurs, même en l'absence de revêtement SiC. De plus, la pâte de silicium dans la zone de collage ne résiste pas aux mêmes températures élevées que le SiC. Le procédé de fabrication de ces creusets en SiC recristallisé avec revêtement CVD-SiC est le plus long et le plus coûteux. Comparé aux creusets en graphite revêtus de SiC, le creuset en SiC recristallisé avec revêtement CVD-SiC ne présente pas de problème de différence de coefficient de dilatation thermique (CTE), mais un lavage acide ou un choc peuvent entraîner le décollement du revêtement SiC. Sa durée de vie est légèrement supérieure, de l'ordre de 2 à 3 ans.
3. Bateau monobloc en cristal SiC sans revêtement CVD
Pour les nacelles cristallines sans revêtement CVD, la surface doit être dense. Il existe deux types de SiC denses : le SiC fritté sans pression (SSiC) et le SiC fritté par réaction (RBSiC, également appelé SiC imprégné de silicium, SiSiC). Cependant, aucun de ces deux types de SiC ne peut être fusionné en une seule pièce comme le quartz. Il est difficile de former du SiC à partir de poudre et de le brûler pour obtenir une forme approximative de nacelle cristalline monobloc. De plus, le SiC est très dur et difficile à usiner, ce qui engendre un coût de fabrication extrêmement élevé pour les nacelles cristallines monoblocs en SiC. Bien que le RBSiC soit légèrement plus facile à façonner que le SSiC, il reste très dur. Par ailleurs, le RBSiC contient 10 à 15 % de silicium libre, ce qui le rend moins résistant aux hautes températures que le SSiC. Généralement, il supporte des températures inférieures à 1 400 °C. De plus, le silicium libre est facilement attaqué par l’acide fluorhydrique, ce qui entraîne la formation de particules.
4. Bateau à cristal modulaire Kallex SiC
Les pièces sont fabriquées par formage, frittage et rectification à partir de carbure de silicium (SiC) fritté sans pression d'une pureté de 99,675 %. Elles sont ensuite assemblées à l'aide de vis, écrous, etc., en carbure de silicium (SSiC), et fixées par des goupilles en SSiC afin de garantir leur capacité de charge. L'absence de revêtement en SiC élimine tout risque de corrosion. De plus, ce matériau résiste aux environnements difficiles, tels que les hautes températures (1 600 °C) et l'acide fluorhydrique, et sa durée de vie dépasse cinq ans.
Date de publication : 19 août 2025