Nouvelle alliance franco-allemande pour les semi-conducteurs à grands gaps

L’Institut Carnot LAAS de Toulouse et l’Institut Fraunhofer IISB d’Erlangen (Bavière) pour les systèmes intégrés et la technologie des dispositifs, ainsi que leurs associés (l’Electron Devices de l’Université d’Erlangen- Nuremberg et le laboratoire CEMES-CNRS à Toulouse) viennent de créer l’alliance WISEA pour les semi-conducteurs à grands gaps. Cette alliance aura pour but de développer des dispositifs électroniques de puissance capables de remplacer le silicium dans la gestion des énergies vertes.
La problématique à la base de ce projet est que tous les systèmes de génération ou de transport des énergies vertes vont bientôt devenir des consommateurs substantiels de dispositifs électroniques de puissance. Or les systèmes actuels à base de silicium présentent des limites en termes de performances électriques (compromis entre la résistance à l’état passant et la tenue en tension), thermiques et électrothermiques. Il est donc utile de développer de nouveaux dispositifs de puissance à base de matériaux dits « à grands gaps », tels que le carbure de silicium et le nitrure de gallium. Par rapport au silicium, les principaux bénéfices apportés par ces matériaux à grands gaps sont un bon fonctionnement sur une large gamme de température, une saturation élevée de la vitesse de dérive des électrons et une plus grande conductivité thermique.

Afin d’accélérer le développement et l’adoption de ces matériaux, le LAAS et le Fraunhofer IISB ambitionnent de développer une plateforme technologique pour le traitement des semi-conducteurs à grands gaps à partir de l’épitaxie et des procédés « front-end » jusqu’à la métallisation et le packaging. Cette dernière devrait également couvrir la fabrication de structures et dispositifs de test, la caractérisation physique et électrique avancée, ainsi que la simulation et la modélisation physique des procédés et des dispositifs.

L’alliance entre les deux instituts repose sur une coopération formée au sein du projet Mobisic dans le cadre du Programme Inter Carnot-Fraunhofer PICF 2010. Pour mener ses travaux, WISEA bénéficie de deux salles blanches dédiées à la micro et nano fabrication : l’une de 1.000 m2 de classe 10 à Erlangen, l’autre de 1.500 m2 de classe 100 au LAAS CNRS à Toulouse. En outre, un mois après la signature de l’alliance, le Fraunhofer IISB d’Erlangen a annoncé l’acquisition d’un nouvel équipement d’implantation ionique. La machine, de près de 15 tonnes et d’un coût de trois millions d’euros, sera un équipement majeur opéré entre l’IISB et la salle blanche de l’Université d’Erlangen-Nuremberg. L’implantation ionique est en effet devenue la méthode privilégiée de l’industrie des semi-conducteurs pour le dopage de matériaux, les ions accélérant la conductivité à la surface des plaquettes de production. Si les équipements d’implantation ionique habituels étaient destinés à des plaquettes (wafers) de 150 mm, celui-ci est sera adapté aux plaquettes de 200 mm, permettant une miniaturisation et une productivité supérieures pour les composants de puissance. Ainsi, la capacité de l’Alliance WISEA en développement de semiconducteurs micro/nanoélectronique de puissance sera élargie.

Sources :

– « Une alliance des semi-conducteurs à grands gaps WISEA pour soutenir l’industrie des semi-conducteurs de puissance », communiqué des Instituts Carnots – 20/04/2012 – http://www.instituts-carnot.eu/files/CommuniqueWiseax.pdf
– « L’alliance WISEA veut accélérer le développement des semi-conducteurs à grand gap », article de Industrie & Technologies – 12/04/2012 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/3fnEo
– « Neue Investitionen in die Halbleiterforschung », dépêche idw, communiqué de presse de l’Institut Fraunhofer IISB – 30/05/2012 – http://idw-online.de/pages/en/news480223

Rédacteurs :

Charles Collet, charles.collet@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr