carbure de siliciumLe carbure de silicium est un composé dur contenant du silicium et du carbone, que l'on trouve à l'état naturel sous la forme du minéral extrêmement rare qu'est la moissanite. Les particules de carbure de silicium peuvent être agglomérées par frittage pour former des céramiques très dures, largement utilisées dans des applications exigeant une grande durabilité, notamment dans la fabrication de semi-conducteurs.
Structure physique du SiC
Qu'est-ce qu'un revêtement SiC ?
Le revêtement SiC est un revêtement dense et résistant à l'usure, composé de carbure de silicium, présentant une haute résistance à la corrosion et à la chaleur, ainsi qu'une excellente conductivité thermique. Ce revêtement SiC de haute pureté est principalement utilisé dans les industries des semi-conducteurs et de l'électronique pour protéger les supports de plaquettes, les bases et les éléments chauffants contre les environnements corrosifs et réactifs. Le revêtement SiC convient également aux fours sous vide et au chauffage d'échantillons sous vide poussé, en milieu réactif et en présence d'oxygène.
surface de revêtement en SiC de haute pureté
Quel est le procédé de revêtement SiC ?
Une fine couche de carbure de silicium est déposée sur la surface du substrat à l'aide deCVD (Dépôt chimique en phase vapeur)Le dépôt est généralement effectué à des températures de 1200 à 1300 °C et le comportement de dilatation thermique du matériau du substrat doit être compatible avec le revêtement SiC afin de minimiser les contraintes thermiques.
STRUCTURE CRISTALLINE DU FILM DE REVÊTEMENT CVD SIC
Les propriétés physiques du revêtement SiC se manifestent principalement par sa résistance aux hautes températures, sa dureté, sa résistance à la corrosion et sa conductivité thermique.
Les paramètres physiques typiques sont généralement les suivants :
DuretéLes revêtements en SiC présentent généralement une dureté Vickers de l'ordre de 2000 à 2500 HV, ce qui leur confère une résistance à l'usure et aux chocs extrêmement élevée dans les applications industrielles.
DensitéLes revêtements en SiC ont généralement une densité de 3,1 à 3,2 g/cm³. Cette densité élevée contribue à la résistance mécanique et à la durabilité du revêtement.
conductivité thermiqueLes revêtements en SiC présentent une conductivité thermique élevée, généralement de l'ordre de 120 à 200 W/mK (à 20 °C). Cette propriété leur confère une excellente conductivité thermique dans les environnements à haute température et les rend particulièrement adaptés aux équipements de traitement thermique de l'industrie des semi-conducteurs.
Point de fusionLe carbure de silicium a un point de fusion d'environ 2730 °C et possède une excellente stabilité thermique à des températures extrêmes.
Coefficient de dilatation thermiqueLes revêtements en SiC présentent un faible coefficient de dilatation thermique linéaire (CTE), généralement de l'ordre de 4,0 à 4,5 µm/mK (entre 25 et 1000 °C). De ce fait, leur stabilité dimensionnelle est excellente sur de grandes variations de température.
résistance à la corrosionLes revêtements en SiC sont extrêmement résistants à la corrosion dans les environnements fortement acides, alcalins et oxydants, en particulier lorsqu'on utilise des acides forts (tels que HF ou HCl), leur résistance à la corrosion dépasse de loin celle des matériaux métalliques conventionnels.
substrat d'application de revêtement SiC
Le revêtement en SiC est souvent utilisé pour améliorer la résistance à la corrosion, aux hautes températures et à l'érosion par plasma du substrat. Les substrats couramment utilisés sont les suivants :
| Type de substrat | Motif de la demande | Utilisation typique |
| Graphite | - Structure légère, bonne conductivité thermique - Mais il se corrode facilement au contact du plasma et nécessite une protection par revêtement en SiC. | Pièces de chambre à vide, nacelles en graphite, plateaux de gravure plasma, etc. |
| Quartz (Quartz/SiO₂) | - Haute pureté mais facilement corrodable - Le revêtement améliore la résistance à l'érosion par plasma | pièces de chambre CVD/PECVD |
| Céramiques (telles que l'alumine Al₂O₃) | - Structure à haute résistance et stable - Le revêtement améliore la résistance à la corrosion de surface | Revêtement de la chambre, accessoires, etc. |
| Métaux (tels que le molybdène, le titane, etc.) | - Bonne conductivité thermique mais faible résistance à la corrosion - Le revêtement améliore la stabilité de la surface | Composants de réaction de procédé spécial |
| Corps fritté en carbure de silicium (SiC massif) | - Pour les environnements exigeants en matière de conditions de travail complexes - Le revêtement améliore encore la pureté et la résistance à la corrosion | Composants de chambre CVD/ALD haut de gamme |
Les produits revêtus de SiC sont couramment utilisés dans les domaines suivants des semi-conducteurs
Les revêtements en SiC sont largement utilisés dans la fabrication des semi-conducteurs, principalement dans des environnements à haute température, à forte corrosion et sous plasma intense. Voici quelques-uns des principaux procédés ou domaines d'application, accompagnés d'une brève description :
| Processus/champ de candidature | Brève description | Fonction de revêtement en carbure de silicium |
| Gravure plasma (Gravure) | Utilisez des gaz à base de fluor ou de chlore pour le transfert de motifs | Résiste à l'érosion par plasma et prévient la contamination par particules et métaux. |
| Dépôt chimique en phase vapeur (CVD/PECVD) | Dépôt de couches minces d'oxyde, de nitrure et autres | Résiste aux gaz précurseurs corrosifs et augmente la durée de vie des composants |
| chambre de dépôt physique en phase vapeur (PVD) | Bombardement de particules à haute énergie pendant le processus de revêtement | Améliorer la résistance à l'érosion et la résistance thermique de la chambre de réaction |
| Procédé MOCVD (tel que la croissance épitaxiale de SiC) | Réaction à long terme sous atmosphère corrosive à haute température et à forte teneur en hydrogène | Maintenir la stabilité des équipements et prévenir la contamination des cristaux en croissance. |
| Procédé de traitement thermique (LPCVD, diffusion, recuit, etc.) | Généralement effectué à haute température et sous vide/atmosphère | Protéger les bateaux et plateaux en graphite contre l'oxydation ou la corrosion |
| Porte-plaquettes/mandrin (Manipulation des plaquettes) | Support en graphite pour le transfert ou le support de plaquettes | Réduire le dégagement de particules et éviter la contamination par contact |
| composants de la chambre ALD | Contrôler de manière répétée et précise le dépôt de couches atomiques | Le revêtement maintient la chambre propre et présente une haute résistance à la corrosion par les précurseurs. |
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Date de publication : 18 octobre 2024