Kelebihan prestasi semikonduktor silikon karbida (SiC) telah lama menjadi konsensus industri. Apa yang benar-benar mengehadkan penggunaan volum lanjut mereka hari ini ialah kos dan keupayaan pembuatan. Walau bagaimanapun, apabila pembuatan berskala berjaya diwujudkan dan kos terus menurun, potensi pertumbuhan pasaran ini akan dilancarkan dengan cepat. Terutamanya dengan latar belakang peningkatan berterusan dalam kenderaan tenaga baharu, storan tenaga fotovoltaik, cerucuk pengecasan, bekalan kuasa industri dan bekalan kuasa kuasa tinggi yang berkembang pesat-dalam pusat data AI, membangunkan semikonduktor SiC bukan lagi sekadar pilihan untuk kemajuan teknologi, tetapi keperluan praktikal untuk meningkatkan kecekapan tenaga dan memacu peningkatan industri. Berdasarkan penukaran kuasa yang lebih cekap, -suhu tinggi yang lebih kuat dan toleransi voltan-tinggi, kebolehpercayaan sistem yang lebih tinggi dan potensi untuk mendayakan pengecilan peranti dan ketumpatan kuasa yang lebih tinggi, semikonduktor SiC sedang membentuk semula landskap kompetitif untuk aplikasi kuasa tinggi-.
Mengapa kita mesti fokus pada 200mm?
Kerana untuk SiC, 200mm bukan sekadar peningkatan dimensi; ia mewakili titik perubahan ke arah perindustrian. Luas boleh guna wafer 200mm adalah lebih kurang 1.78 kali ganda daripada wafer 150mm. Di bawah premis kawalan hasil dan proses yang baik, ini memudahkan output yang lebih tinggi bagi setiap wafer dan kos unit yang lebih rendah.
Pada masa yang sama, 200mm sejajar dengan peralatan matang dan ekosistem proses. Infineon merujuknya sebagai "lebih besar dan lebih cekap" – dengan "lebih cekap" bukan sahaja merujuk kepada prestasi peranti itu sendiri, tetapi lebih penting lagi kepada peningkatan dalam kecekapan pembuatan dan kecekapan kos. Pembekal bahan SiC antarabangsa Coherent juga menekankan bahawa ia membantu meningkatkan produktiviti dan mengurangkan kos peranti. Industri ini berulang kali menyerlahkan 200mm bukan untuk "membuat dimensi yang lebih besar" semata-mata, tetapi untuk mendorong SiC daripada pengesahan teknologi kepada fasa kos yang lebih rendah, skala yang lebih besar dan pengeluaran besar-besaran kecekapan yang lebih tinggi. Walau bagaimanapun, perlu diakui bahawa 200mm membawa bukan sahaja faedah kawasan tetapi juga halangan pembuatan yang lebih tinggi. Saiz wafer yang lebih besar mengenakan keperluan yang lebih ketat ke atas kawalan kecacatan, keseragaman ketebalan, tahap warpage, kualiti permukaan, dan tingkap proses epitaxial berikutnya. Wolfspeed, dalam pengumuman pengkomersilan 200mmnya, secara khusus menyerlahkan spesifikasi parameter yang dipertingkatkan bagi wafer kosong 350μm dan nilai peningkatan doping dan keseragaman ketebalan dalam epitaksi 200mm untuk hasil MOSFET. Ini bermakna bahawa persaingan 200mm adalah pertempuran hasil, kos, dan keupayaan pembuatan. Sesiapa yang boleh mengawal kualiti wafer secara stabil pada dimensi yang lebih besar, meningkatkan hasil secara berterusan dan mengurangkan kos unit akan berada pada kedudukan yang lebih baik untuk menterjemahkan kapasiti 200mm kepada bahagian pasaran dan keuntungan.
Mengapakah bahan pelelas kepersisan berasaskan alumina-?
Dalam gelombang persaingan ini, kepentingan pemprosesan wafer ketepatan dan kejuruteraan permukaan sedang diperbesarkan lagi. Untuk wafer, langkah pemprosesan mempengaruhi bukan sahaja kecekapan penyingkiran bahan tetapi secara langsung menentukan kualiti permukaan, yang seterusnya memberi kesan kepada epitaksi, fabrikasi peranti, dan akhirnya, hasil akhir. Cabaran ini amat akut untuk SiC: ia menggabungkan kekerasan tinggi, kerapuhan tinggi dan lengai kimia yang kuat. Sastera awam mencirikannya sebagai bahan-yang sukar untuk-mesin di mana "penyingkiran yang cekap mesti wujud bersama dengan kawalan kerosakan yang rendah." Inilah sebabnya mengapa proses pengisaran, lapping/penggilap dan CMP kekal kritikal dalam pembuatan wafer. Atas sebab ini, bahan utama yang digunakan dalam pemprosesan wafer SiC sedang beralih daripada bahan guna bantu tradisional kepada pembolehubah kritikal yang mempengaruhi hasil dan kos. Untuk bahan yang keras dan rapuh itu, cabaran teras untuk sistem pelelas sentiasa: di satu pihak, untuk memastikan kecekapan penyingkiran yang mencukupi, dan di sisi lain, untuk meminimumkan kerosakan permukaan dan bawah permukaan. Berbanding dengan pendekatan penyingkiran sistem berasaskan silika-yang lebih lembut, alumina, dengan kekerasannya yang lebih tinggi dan keupayaan penyingkiran mekanikal yang lebih kuat, menawarkan nilai aplikasi yang lebih praktikal dalam penggilapan kasar SiC, pengilat-separa siap dan senario CMP di mana peningkatan kecekapan ditekankan. Penyelidikan awam juga menunjukkan bahawa walaupun SiO₂ digunakan secara meluas dalam penggilap litar bersepadu konvensional, ia sering mengalami kekerasan yang tidak mencukupi untuk SiC, mengehadkan kadar penyingkiran dan kecekapan pemprosesan. Al₂O₃, sebaliknya, boleh meningkatkan tindakan penyingkiran mekanikal, dengan itu meningkatkan kadar penyingkiran bahan dalam SiC CMP. Selain itu, berdasarkan maklumat yang dikumpul semasa lawatan tapak industri, beberapa fabrik wafer sedang mencari dan menguji bahan berasaskan alumina-untuk wafer SiC – mengesahkan bahawa pendekatan ini bukan sekadar teori tetapi secara beransur-ansur beralih ke pengesahan praktikal. Sudah tentu, ia mesti diakui bahawa peluang yang dibawa oleh tanjakan-naik 200mm SiC tidak akan memanfaatkan serbuk alumina biasa. Benefisiari sebenar ialah pelelas ketepatan alumina yang boleh memasuki ekosistem pemprosesan wafer, memenuhi keperluan untuk ketulenan tinggi, pengedaran saiz zarah sempit, penggumpalan rendah, kestabilan serakan yang tinggi dan keserasian buburan. Melangkah lebih jauh, perkara yang benar-benar layak dan disahkan oleh fab selalunya bukan serbuk kering tunggal, tetapi sistem yang melelas, formulasi buburan dan penyelesaian pemprosesan lengkap yang boleh beroperasi secara stabil dalam tetingkap proses pelanggan. Dalam erti kata lain, apa yang sebenarnya diperlukan oleh industri bukan sahaja alumina yang "boleh mengisar", tetapi sistem pelelas ketepatan berasaskan alumina-yang "boleh meningkatkan kecekapan dan mengawal kerosakan."