1. Fabrication de dispositifs semi-conducteurs (très pertinent)
Procédés de diffusion et de recuit à haute température :
Les tubes en quartz sont couramment utilisés dans les fours de diffusion à haute température des plaquettes de semi-conducteurs pour le dopage (comme la diffusion du phosphore ou du bore) ou le recuit (activation des dopants).
La durée de vie des porteurs est un paramètre clé pour évaluer la qualité des plaquettes de silicium. Si des impuretés du tube de quartz (telles que des ions métalliques) contaminent les plaquettes, cela peut entraîner une augmentation de la recombinaison des porteurs et une réduction de la durée de vie.
Les tests consistent à mesurer la durée de vie des porteurs minoritaires afin d'évaluer l'impact du processus sur les performances électriques de la plaquette.
Epitaxie :
Les tubes en quartz sont utilisés dans les chambres de réaction CVD (Chemical Vapor Deposition). Si la paroi du tube est contaminée ou subit une dévitrification, la qualité de la couche épitaxiale peut être affectée, ce qui entraîne une réduction de la durée de vie des porteurs.
2. Essais de cellules photovoltaïques (cellules solaires)
Traitement des plaquettes de silicium solaire :
Dans les procédés de fabrication de cellules solaires à haut rendement, tels que PERC et TOPCon, les tubes de quartz sont utilisés pour le dépôt de couches de passivation (telles que SiNx ou Al₂O₃) ou pour la cuisson à haute température.
La durée de vie des porteurs affecte directement l'efficacité de conversion de la cellule. Si le tube de quartz introduit une contamination, le taux de recombinaison de la surface de la plaquette augmentera.
Les mesures sont effectuées à l'aide de la QSSPC (Quasi-Steady-State Photoconductance) ou de la μ-PCD (Microwave Photoconductance Decay) pour déterminer la durée de vie des porteurs minoritaires.
3. Recherche sur les matériaux (par exemple, semi-conducteurs à large bande passante)
Procédés des dispositifs SiC/GaN :
Les processus à haute température (>1500°C) pour les dispositifs en carbure de silicium (SiC) ou en nitrure de gallium (GaN) nécessitent des tubes de quartz ultra-purs. Les impuretés peuvent augmenter la densité des états d'interface, ce qui entraîne une diminution de la durée de vie des porteurs.
La recherche se concentre souvent sur les propriétés électriques des couches épitaxiées ou des couches d'oxyde.
4. Autres tests connexes
Fabrication de photodétecteurs ou de capteurs :
La durée de vie des porteurs affecte la vitesse de réponse. Si les tubes de quartz contaminent des matériaux sensibles (tels que l'InGaAs), les performances de l'appareil peuvent se détériorer.
Tests en laboratoire :
Certains clients peuvent simplement utiliser des tubes de quartz comme récipients de réaction pour tester la dynamique des porteurs de nouveaux matériaux (tels que les pérovskites).
Pertinence du test
Sensibilité à vie de la porteuse :
Ce paramètre est essentiel dans les domaines des semi-conducteurs et de la photovoltaïque, alors que les expériences industrielles ou chimiques typiques ne le mesurent généralement pas de manière spécifique.
Applications à haute température des tubes en quartz :
Les expériences chimiques générales ont des exigences de pureté relativement faibles pour les tubes de quartz, alors que les processus semi-conducteurs/photovoltaïques sont extrêmement sensibles à la contamination.