Le Grenoblois Krystalix se lance sur le marché des monocristaux pour la microélectronique

Créée le 1er janvier dernier, cette start-up basée à Saint-Martin-d’Hères (38) envisage de construire d’ici 2028 une usine pour produire, à un coût moindre, des monocristaux de silicium à destination de secteurs tels que la microélectronique.

C’est le 1er janvier 2024 que Krystalix, une start-up issue du laboratoire SIMaP (Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés), commun au CNRS, à l’UGA (Université Grenoble Alpes) et à Grenoble INP, a vu le jour. Incubée à la SATT (société d’accélération du transfert de technologies) grenobloise Linksium, Krystalix a déjà reçu un financement de 360 000 euros de Bpifrance, dans le cadre du concours i-Lab 2023, pour son savoir-faire dans la fabrication de monocristaux.

Les monocristaux ont de nombreuses applications dans l’industrie. Qu’ils soient de silicium, comme en microélectronique, ou d’autres types de matériaux adaptés à des applications telles que les lasers, ou les détecteurs, leur principe de production industrielle est toujours le même. « Dans un creuset, on fait fondre la matière première et quand elle est à l’état liquide, on y plonge un “germe” monocristallin qui permet de procéder à une solidification contrôlée, pour obtenir une structure monocristalline dans laquelle tous les atomes sont parfaitement à leur place, la quasi-absence de défaut dans sa structure conférant au monocristal des propriétés exceptionnelles », explique-t-on chez Krystalix.

L’équipe de Krystalix, dont Kader Zaidat, son Pdg (2è en partant de la gauche) – © Krystalix

Mais cette méthode de production pose deux problèmes : le point de fusion de la matière première qui ne peut excéder celui de la matière constituant le creuset, et le risque de contamination de la matière première par des résidus du creuset sous l’effet de la chaleur. Ce qui implique que les creusets industriels utilisés sont constitués de matériaux nobles comme le platine ou l’iridium, dont le coût a été multiplié par cinq en 2019.

Pour contrer cette hausse exponentielle des prix, Kader Zaidat, chercheur au SIMaP et Pdg de Krystalix, a développé, avec son équipe, un outil fonctionnant par induction. Le creuset, traversé de champs électromagnétiques, est constitué de doigts métalliques refroidis à l’eau. « Avec ce procédé, il est possible de porter des matériaux à 3000 degrés sans que la température du creuset ne dépasse 50°C, indique Kader Zaidat. En plus de résoudre le problème de pollution par le matériau du creuset qui ne chauffe plus, ce procédé permet de chauffer directement la matière, entraînant de ce fait une réduction significative de la consommation énergétique totale du procédé. »

Afin de contrer les turbulences liées au brassage électromagnétique dans le liquide et susceptible de nuire à la bonne formation du monocristal, qui nécessite un bain très calme, les scientifiques ont disposé, à l’intérieur du creuset, des aimants permanents créant ainsi une sorte de frein magnétique qui permet de « tuer l’écoulement à l’endroit même où il se créée ».

Ce procédé innovant a permis de réaliser une première mondiale, à savoir la fabrication d’un monocristal de silicium de 2 pouces de diamètres en creuset froid, ce qui a valu à Krystalix d’entrer en maturation à la SATT Linksium et d’être lauréate du concours i-Lab 2023. La prochaine étape pour Krystalix va consister à opérer une première levée de fonds en tant qu’entreprise – elle devrait être lancée d’ici deux ans – pour financer la construction, d’ici 2028, d’une usine exploitant ce procédé.