Avantajele de performanță ale semiconductorilor cu carbură de siliciu (SiC) au fost mult timp un consens în industrie. Ceea ce limitează cu adevărat adoptarea lor în continuare a volumului astăzi este încă costul și capacitatea de producție. Cu toate acestea, odată ce producția la scară este stabilită cu succes și costurile continuă să scadă, potențialul de creștere al acestei piețe va fi dezlănțuit rapid. Mai ales pe fundalul actualizărilor continue ale vehiculelor cu energie noi, al stocării de energie fotovoltaică, al pilelor de încărcare, al surselor de alimentare industriale și al surselor de alimentare cu putere ridicată-în creștere rapidă în centrele de date AI, dezvoltarea semiconductorilor SiC nu mai este doar o alegere pentru progresul tehnologic, ci o necesitate practică pentru îmbunătățirea eficienței energetice și pentru stimularea modernizării industriale. În virtutea unei conversii mai eficiente a puterii, a unei toleranțe mai puternice la temperatură înaltă și la-tensiune înaltă, a unei fiabilități mai mari a sistemului și a potențialului de a permite miniaturizarea dispozitivului și o densitate mai mare de putere, semiconductorii SiC remodelează peisajul competitiv pentru aplicații de-putere mare.
De ce trebuie să ne concentrăm pe 200 mm?
Pentru că pentru SiC, 200 mm nu este doar o actualizare dimensională; reprezintă un punct de inflexiune spre industrializare. Suprafața utilizabilă a unei napolitane de 200 mm este de aproximativ 1,78 ori mai mare decât a unei napolitane de 150 mm. Sub premisa randamentului bun și a controlului procesului, acest lucru facilitează o producție mai mare per plachetă și un cost unitar mai mic.
În același timp, 200 mm se aliniază cu echipamentele mature și ecosistemele de proces. Infineon se referă la aceasta ca fiind „mai mare și mai eficientă” – unde „mai eficient” se referă nu numai la performanța dispozitivului în sine, ci și mai important la îmbunătățirea eficienței producției și a costurilor. Furnizorul internațional de materiale SiC Coherent subliniază, de asemenea, că ajută la îmbunătățirea productivității și la reducerea costurilor dispozitivelor. Industria evidențiază în mod repetat 200 mm nu de dragul „a face dimensiuni mai mari” în sine, ci pentru a propulsa SiC de la validarea tehnologiei la o fază de producție de masă cu costuri mai mici, scară mai mare și eficiență mai mare. Cu toate acestea, trebuie recunoscut faptul că 200 mm aduce nu numai beneficii în zonă, ci și obstacole mai mari de producție. Dimensiunile mai mari ale plachetelor impun cerințe mai stricte privind controlul defectelor, uniformitatea grosimii, nivelurile de deformare, calitatea suprafeței și ferestrele ulterioare ale procesului epitaxial. Wolfspeed, în anunțul său de comercializare de 200 mm, a evidențiat în mod special specificațiile îmbunătățite ale parametrilor napolitanelor goale de 350 μm și valoarea dopajului îmbunătățit și uniformității grosimii în epitaxie de 200 mm pentru randamentul MOSFET. Aceasta înseamnă că competiția de 200 mm este o bătălie a randamentului, costurilor și capacității de producție. Oricine poate controla stabil calitatea plachetelor la dimensiuni mai mari, poate îmbunătăți continuu randamentul și poate reduce costul unitar va fi mai bine poziționat pentru a traduce capacitatea de 200 mm în cotă de piață și profitabilitate.
De ce abrazivi de precizie pe bază de-alumină?
În acest val de competiție, importanța prelucrării de precizie a plachetelor și a ingineriei suprafețelor este amplificată din nou. Pentru plachete, etapele de procesare afectează nu numai eficiența îndepărtării materialului, ci determină în mod direct calitatea suprafeței, care la rândul său afectează epitaxia ulterioară, fabricarea dispozitivului și, în cele din urmă, randamentul final. Această provocare este deosebit de acută pentru SiC: combină duritatea ridicată, fragilitatea ridicată și inerția chimică puternică. Literatura publică îl caracterizează ca fiind un material greu de-de-prelucrat, unde „înlăturarea eficientă trebuie să coexiste cu un control scăzut al daunelor”. Acesta este tocmai motivul pentru care procesele de șlefuire, șlefuire/lustruire și CMP rămân critice în producția de napolitane. Din acest motiv, materialele cheie utilizate în prelucrarea plachetelor SiC trec de la consumabile auxiliare tradiționale la variabile critice care afectează randamentul și costul. Pentru astfel de materiale dure și casante, principala provocare pentru sistemele abrazive a fost întotdeauna: pe de o parte, asigurarea unei eficiențe de îndepărtare suficientă și, pe de altă parte, reducerea la minimum a daunelor de suprafață și subterană. În comparație cu abordarea de îndepărtare mai blândă a sistemelor pe bază de silice-, alumina, cu duritatea sa mai mare și capacitatea sa de îndepărtare mecanică mai puternică, oferă o valoare de aplicare mai practică în lustruirea brută SiC, lustruirea semi-finisală și scenariile CMP în care se accentuează îmbunătățirea eficienței. Cercetările publice indică, de asemenea, că, în timp ce SiO₂ este utilizat pe scară largă în lustruirea circuitelor integrate convenționale, acesta suferă adesea de duritate insuficientă pentru SiC, limitând rata de îndepărtare și eficiența procesării. Al₂O₃, prin contrast, poate îmbunătăți acțiunea de îndepărtare mecanică, crescând astfel rata de îndepărtare a materialului în SiC CMP. În plus, pe baza informațiilor adunate în timpul vizitelor la fața locului din industrie, unele fabrici de napolitane caută și testează în mod activ materialele de șlefuire/lustruire pe bază de alumină-pentru napolitanele SiC – confirmând că această abordare nu este doar teoretică, ci trece treptat la validarea practică. Desigur, trebuie să recunoaștem că oportunitatea oferită de creșterea-de 200 mm SiC nu va beneficia de pulberile obișnuite de alumină. Beneficiarii reali sunt abrazivi de precizie din alumină care pot intra în ecosistemul de procesare a plachetelor, îndeplinind cerințele de puritate ridicată, distribuție îngustă a dimensiunii particulelor, aglomerare scăzută, stabilitate ridicată a dispersiei și compatibilitate cu șlam. Mergând un pas mai departe, ceea ce fabricile califică și validează cu adevărat nu sunt adesea pulberile uscate individuale, ci sistemele abrazive, formulările de șlam și soluțiile complete de procesare care pot funcționa stabil în fereastra de proces a clientului. Cu alte cuvinte, ceea ce are nevoie industria cu adevărat nu este doar alumină care „poate măcina”, ci sisteme abrazive de precizie bazate pe alumină-care „pot îmbunătăți eficiența și controla daunele”.