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Qu'est-ce que la plaquette semi-conductrice ?
Une plaquette semi-conductrice est une fine tranche ronde de matériau semi-conducteur qui sert de base à la fabrication de circuits intégrés (CI) et d'autres dispositifs électroniques. La plaquette offre une surface plane et uniforme sur laquelle sont construits divers composants électroniques.
Le processus de fabrication des tranches comprend plusieurs étapes, notamment la croissance d'un grand monocristal du matériau semi-conducteur souhaité, le découpage du cristal en fines tranches à l'aide d'une scie diamantée, puis le polissage et le nettoyage des tranches pour éliminer tout défaut de surface ou impureté. Les tranches résultantes ont une surface très plate et lisse, ce qui est crucial pour les processus de fabrication ultérieurs.
Une fois les tranches préparées, elles subissent une série de processus de fabrication de semi-conducteurs, tels que la photolithographie, la gravure, le dépôt et le dopage, pour créer les motifs et couches complexes nécessaires à la construction des composants électroniques. Ces processus sont répétés plusieurs fois sur une seule plaquette pour créer plusieurs circuits intégrés ou autres dispositifs.
Une fois le processus de fabrication terminé, les puces individuelles sont séparées en découpant la tranche selon des lignes prédéfinies. Les puces séparées sont ensuite emballées pour les protéger et fournir des connexions électriques pour l'intégration dans des appareils électroniques.
Différents matériaux sur plaquette
Les plaquettes semi-conductrices sont principalement fabriquées à partir de silicium monocristallin en raison de son abondance, de ses excellentes propriétés électriques et de sa compatibilité avec les processus de fabrication standard de semi-conducteurs. Cependant, en fonction des applications et des exigences spécifiques, d'autres matériaux peuvent également être utilisés pour fabriquer des plaquettes. Voici quelques exemples :
Le carbure de silicium (SiC) est un matériau semi-conducteur à large bande interdite qui offre des propriétés physiques supérieures à celles des matériaux traditionnels. Il permet de réduire la taille et le poids des appareils discrets, des modules et même des systèmes entiers, tout en améliorant l'efficacité.
Caractéristiques clés du SiC :
- -Large bande interdite :La bande interdite du SiC est environ trois fois supérieure à celle du silicium, ce qui lui permet de fonctionner à des températures plus élevées, jusqu'à 400°C.
- -Champ de panne critique élevé :Le SiC peut résister jusqu'à dix fois au champ électrique du silicium, ce qui le rend idéal pour les appareils haute tension.
- -Haute conductivité thermique :Le SiC dissipe efficacement la chaleur, aidant les appareils à maintenir des températures de fonctionnement optimales et prolongeant leur durée de vie.
- -Vitesse de dérive des électrons à saturation élevée :Avec une vitesse de dérive deux fois supérieure à celle du silicium, le SiC permet des fréquences de commutation plus élevées, contribuant ainsi à la miniaturisation des dispositifs.
Applications :
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-Électronique de puissance :Les dispositifs d'alimentation SiC excellent dans les environnements à haute tension, à courant élevé, à haute température et à haute fréquence, améliorant considérablement l'efficacité de la conversion d'énergie. Ils sont largement utilisés dans les véhicules électriques, les bornes de recharge, les systèmes photovoltaïques, le transport ferroviaire et les réseaux intelligents.
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-Communications par micro-ondes :Les dispositifs RF GaN basés sur SiC sont cruciaux pour les infrastructures de communication sans fil, en particulier pour les stations de base 5G. Ces dispositifs combinent l'excellente conductivité thermique du SiC avec la sortie RF haute fréquence et haute puissance du GaN, ce qui en fait le choix privilégié pour les réseaux de télécommunications haute fréquence de nouvelle génération.
Nitrure de gallium (GaN)est un matériau semi-conducteur à large bande interdite de troisième génération avec une grande bande interdite, une conductivité thermique élevée, une vitesse de dérive de saturation électronique élevée et d'excellentes caractéristiques de champ de claquage. Les dispositifs GaN ont de larges perspectives d'application dans les domaines haute fréquence, haute vitesse et haute puissance tels que l'éclairage LED à économie d'énergie, les écrans à projection laser, les véhicules électriques, les réseaux intelligents et les communications 5G.
Arséniure de gallium (GaAs)est un matériau semi-conducteur connu pour sa haute fréquence, sa mobilité électronique élevée, sa puissance de sortie élevée, son faible bruit et sa bonne linéarité. Il est largement utilisé dans les industries optoélectroniques et microélectroniques. En optoélectronique, les substrats GaAs sont utilisés pour fabriquer des LED (diodes électroluminescentes), des LD (diodes laser) et des dispositifs photovoltaïques. En microélectronique, ils sont utilisés dans la production de MESFET (transistors à effet de champ métal-semi-conducteur), de HEMT (transistors à haute mobilité électronique), de HBT (transistors bipolaires à hétérojonction), de circuits intégrés (circuits intégrés), de diodes micro-ondes et de dispositifs à effet Hall.
Phosphure d'indium (InP)est l'un des semi-conducteurs composés III-V importants, connu pour sa grande mobilité électronique, son excellente résistance aux radiations et sa large bande interdite. Il est largement utilisé dans les industries optoélectroniques et microélectroniques.
