Fabrication de semi-conducteurs de puissance.

L’électronique de puissance est un des composants décisifs pour la commande, la transformation et la commutation d’énergie électrique. Étant donné que ces semi-conducteurs sont souvent requis dans des domaines d’application très exigeants, ceux-ci doivent dans la mesure du possible être stables sur le long terme, ne pas être vulnérables et être résistants à la température. De nombreux véhicules électriques et hybrides sont par exemple de nos jours équipés de ces éléments. A part la technologie automobile, on les trouve aussi dans l’électronique grand public, dans la télécommunication ou dans le domaine biomédical. Les exigences modernes demandent ainsi un développement et une amélioration permanente des semi-conducteurs de puissance à haute tension et à faibles pertes.

Il existe un très grand éventail de semi-conducteurs sur le marché. Les matériaux les plus importants comprennent ici : Le silicium (Si), le carbure de silicium (SiC), le nitrure de gallium (GaN) ou l’arséniure de gallium (GaAs).  Les caractéristiques du matériau, les exigences de l’appareil et les coûts déterminent quel semi-conducteur est le plus adapté. Chacune de ces matières s’est établie dans sa propre niche.

Le défi pour l’industrie des semi-conducteurs : Dépendance au temps et à la température.

Il existe encore des obstacles à surmonter pour un emploi dans un secteur de l’électronique toujours plus exigeant. On y demande une forte densité de puissance, de l´efficacité et de la fiabilité. Dans le secteur des semi-conducteurs, de nombreux processus thermiques sont utilisés afin de favoriser l’introduction par diffusion de substances dopantes ou d’oxyder et de tremper les semi-conducteurs. Ceux-ci se déroulent le plus souvent dans un gaz de procédé. Des « impuretés » sont introduites sous des conditions contrôlées dans la structure du semi-conducteur, ce qui en modifie le comportement de performance de la substance. Les coefficients de diffusion dans le cas des semi-conducteurs dépendent fortement de la température.

Une des procédures standard utilise par exemple un bain de vapeur pour oxyder les surfaces de silicium (des oxydations dites mouillées ou humides) et se déroule normalement à des températures entre 900°C et 1100°C. La couche croît ici rapidement, mais la qualité des cristaux n’est pas satisfaisante. Cette réaction peut être nettement accélérée par des plus hautes températures. Dans le cas de l’oxydation à sec (sous de l’oxygène et jusqu’à 1200°C), la croissance des cristaux est optimale et la qualité de la couche est nettement améliorée.

La dépendance à la température de la diffusion prend une importance encore plus grande, car celle-ci peut influencer de manière positive les propriétés qualitatives et fonctionnelles des matériaux traités, mais aussi réduire la longueur totale du processus.

La solution pour les exigences thermiques de l’industrie des semi-conducteurs : Un chauffage contrôlé et précis.

La diffusion est un processus contrôlé thermiquement. Cela nécessite un système de chauffage précis.

SCHUPP® voudra développer avec vous un système de chauffage MolyTec pour le traitement thermique contrôlé et précis des semi-conducteurs. Nous associons des éléments à haute pureté en di-siliciure de molybdène (MoSi2) et des éléments isolants formés sous vide en fibres poly-cristallines de mullite ou d’alumine non classifiées (PCW). MolyTec permet d’atteindre des températures de 1450°C (fortement dépendant de l’application et de la géométrie).

Le résultat : Un traitement thermique rapide et extrêmement efficace des semi-conducteurs à hautes températures.

Les paramètres les plus importants d’influence dans le secteur des semi-conducteurs sont la température et la durée. L’emploi de systèmes de chauffants MolyTec permet une réduction des durées de processus par des températures accrues en comparaison au fil métallique. Le système offre en outre, comparé aux solutions alternatives de chauffages, une répartition homogène du système et un plus grand apport de puissance par des éléments de chauffage en MoSi2. Une installation rapide et non compliquée réduit les temps d’immobilisation. Les composants de grande valeur du système chauffant permettent une plus longue durée de vie comparée aux systèmes classiques de chauffage (par exemple avec le fil métallique).

 

Fiche technique

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