Le carbure de silicium
SiC pour l’électronique de puissance du futur

Aspects cristallographiques

Une des particularités du carbure de silicium (SiC) est la multiplicité de ses formes cristallographiques, appelée polytypisme. Il existe environ 170 polytypes répertoriés de SiC, tous ne sont pas utilisés pour des applications électroniques. Les plus utilisés sont le 6H, le 4H (H pour hexagonal), le 3C (C pour cubique) et le 15R (R pour rhomboédrique). Cette nomenclature proposée par Ramsdell identifie chaque polytype en juxtaposant le nombre de plans cristallins compacts contenus dans une séquence et le type cristallographique. Le polytypisme du SiC résulte alors d’un double choix d’empilement des sphères (une sphère est la représentation simplifiée d’une liaison Si-C) d’un plan compact à l’autre. Trois positionnements relatifs des plans entre eux sont possibles et sont référencés arbitrairement par A, B et C (figure 1).

La découpe du matériau se fait au niveau de la liaison Si-C d’une sphère ; il en résulte deux faces dont les surfaces sont composées soit d’atomes de silicium, soit d’atomes de carbone. On parle de face Si ou de face C.

Le seul polytype cubique répertorié est le SiC-3C (figure 2), appelé aussi β-SiC. Les directions cristallographiques sont, dans ce cas, repérées dans le référentiel classique (trois axes). Dans le cas du 3C, la direction suivant l’axe c — celui de la liaison Si-C —est <111>.

Un changement de référentiel est commodément utilisé pour les autres types cristalographiques, génériquement appelés α-SiC, et se compose de quatre axes : trois axes coplanaires (dans un plan de sphère) et un axe orthogonal, l’axe c. La notation classique de Miller à trois indices, , gagne une composante et on note les directions par <a₁a₂a₄a₃> avec ...