carbure de siliciumC'est un composé dur contenant du silicium et du carbone, présent dans la nature sous la forme d'un minéral extrêmement rare, la moissanite. Les particules de carbure de silicium peuvent être liées entre elles par frittage pour former des céramiques très dures, largement utilisées dans les applications exigeant une grande durabilité, notamment dans la fabrication de semi-conducteurs.
Structure physique du SiC
Qu'est-ce que le revêtement SiC ?
Le revêtement SiC est un revêtement en carbure de silicium dense et résistant à l'usure, offrant une résistance élevée 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 des environnements corrosifs et réactifs. Il convient également aux fours à vide et au chauffage d'échantillons sous vide poussé, réactifs et à l'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'aideCVD (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 pour minimiser les contraintes thermiques.
Revêtement CVD SIC STRUCTURE CRISTALLINE DU FILM
Les propriétés physiques du revêtement SiC se reflètent principalement dans sa résistance aux températures élevées, sa dureté, sa résistance à la corrosion et sa conductivité thermique.
Les paramètres physiques typiques sont généralement les suivants :
Dureté:Les revêtements SiC ont généralement une dureté Vickers comprise entre 2 000 et 2 500 HV, ce qui leur confère une résistance extrêmement élevée à l'usure et aux chocs dans les applications industrielles.
DensitéLes revêtements 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 SiC présentent une conductivité thermique élevée, généralement comprise entre 120 et 200 W/mK (à 20 °C). Cela leur confère une bonne conductivité thermique dans les environnements à haute température et les rend particulièrement adaptés aux équipements de traitement thermique dans l'industrie des semi-conducteurs.
Point de fusion:Le carbure de silicium a un point de fusion d'environ 2730°C et présente une excellente stabilité thermique à des températures extrêmes.
Coefficient de dilatation thermiqueLes revêtements SiC présentent un faible coefficient de dilatation thermique linéaire (CTE), généralement compris entre 4,0 et 4,5 µm/mK (entre 25 et 1 000 °C). Leur stabilité dimensionnelle est donc excellente malgré de grandes différences de température.
Résistance à la corrosion:Les revêtements SiC sont extrêmement résistants à la corrosion dans les environnements acides forts, alcalins et oxydants, en particulier lors de l'utilisation d'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 SiC est souvent utilisé pour améliorer la résistance à la corrosion, aux hautes températures et à l'érosion plasma du substrat. Les substrats d'application courants sont les suivants :
| Type de substrat | Motif de la demande | Utilisation typique |
| Graphite | - Structure légère, bonne conductivité thermique - Mais facilement corrodé par le plasma, nécessite une protection par revêtement SiC | Pièces de chambre à vide, nacelles en graphite, plateaux de gravure plasma, etc. |
| Quartz (Quartz/SiO₂) | - Haute pureté mais facilement corrodé - Le revêtement améliore la résistance à l'érosion par plasma | Pièces de chambre CVD/PECVD |
| Céramiques (telles que l'alumine Al₂O₃) | - Structure haute résistance et stable - Le revêtement améliore la résistance à la corrosion de la 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 processus spéciaux |
| Corps fritté en carbure de silicium (SiC en vrac) | - Pour les environnements avec des exigences élevées en termes 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 des semi-conducteurs suivants
Les revêtements SiC sont largement utilisés dans le traitement des semi-conducteurs, principalement dans les environnements à haute température, à forte corrosion et à plasma intense. Voici quelques-uns des principaux procédés ou domaines d'application, accompagnés de brèves descriptions :
| Processus/domaine de candidature | Brève description | Fonction de revêtement en carbure de silicium |
| Gravure au plasma (Gravure) | Utiliser des gaz à base de fluor ou de chlore pour le transfert de motifs | Résiste à l'érosion du plasma et prévient la contamination des particules et des métaux |
| Dépôt chimique en phase vapeur (CVD/PECVD) | Dépôt d'oxydes, de nitrures et d'autres films minces | 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 à la chaleur de la chambre de réaction |
| Procédé MOCVD (tel que la croissance épitaxiale du SiC) | Réaction à long terme sous haute température et atmosphère corrosive à forte teneur en hydrogène | Maintenir la stabilité de l'équipement et prévenir la contamination des cristaux en croissance |
| Procédé de traitement thermique (LPCVD, diffusion, recuit, etc.) | Généralement réalisé à haute température et sous vide/atmosphère | Protéger les bateaux et plateaux en graphite de l'oxydation ou de la corrosion |
| Support/mandrin de plaquettes (manipulation de plaquettes) | Base en graphite pour transfert ou support de plaquettes | Réduire la perte 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 résistance élevée à la corrosion des précurseurs |
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Date de publication : 18 octobre 2024