Silīcija karbīda (SiC) pusvadītāju veiktspējas priekšrocības jau sen ir bijis nozares vienprātība. Tas, kas patiešām ierobežo to turpmāko apjomu ieviešanu šodien, joprojām ir izmaksas un ražošanas iespējas. Tomēr, tiklīdz tiks veiksmīgi izveidota mērogota ražošana un izmaksas turpinās samazināties, šī tirgus izaugsmes potenciāls tiks ātri atraisīts. SiC pusvadītāju izstrāde vairs nav tikai tehnoloģiskā progresa izvēle, bet gan praktiska nepieciešamība uzlabot energoefektivitāti un veicināt rūpniecisko jaunināšanu, jo īpaši ņemot vērā nepārtrauktu jaunu enerģijas transportlīdzekļu, fotoelementu enerģijas uzkrāšanas, uzlādes pāļu, rūpniecisko barošanas avotu un strauji augošo augsto-barošanas avotu pieaugumu AI datu centros. Pateicoties efektīvākai jaudas pārveidošanai, spēcīgākai augstas-temperatūras un augsta-sprieguma tolerancei, lielākai sistēmas uzticamībai un iespējai nodrošināt ierīces miniaturizāciju un lielāku jaudas blīvumu, SiC pusvadītāji pārveido konkurences vidi lieljaudas lietojumiem.
Kāpēc mums jākoncentrējas uz 200 mm?
Tā kā SiC gadījumā 200 mm nav tikai izmēru uzlabojums; tas atspoguļo pagrieziena punktu industrializācijas virzienā. 200 mm vafeles izmantojamais laukums ir aptuveni 1,78 reizes lielāks nekā 150 mm vafelei. Saskaņā ar labas ražas un procesa kontroles priekšnoteikumu tas veicina lielāku izlaidi uz vienu plāksni un zemākas vienības izmaksas.
Tajā pašā laikā 200 mm atbilst nobriedušām iekārtām un procesa ekosistēmām. Infineon to dēvē par "lielāku un efektīvāku", kur "efektīvāks" attiecas ne tikai uz pašas ierīces veiktspēju, bet, vēl svarīgāk, uz ražošanas efektivitātes un izmaksu efektivitātes uzlabojumiem. Starptautiskais SiC materiālu piegādātājs Coherent arī uzsver, ka tas palīdz uzlabot produktivitāti un samazināt ierīču izmaksas. Nozare atkārtoti izceļ 200 mm, nevis tādēļ, lai "padarītu lielākus izmērus", bet gan lai SiC virzītu no tehnoloģijas apstiprināšanas uz zemāku izmaksu, lielāka mēroga un augstākas efektivitātes masveida ražošanas posmu. Tomēr jāatzīst, ka 200 mm rada ne tikai teritorijas priekšrocības, bet arī augstākus ražošanas šķēršļus. Lielāki vafeļu izmēri nosaka stingrākas prasības defektu kontrolei, biezuma viendabīgumam, deformācijas līmeņiem, virsmas kvalitātei un sekojošiem epitaksiālā procesa logiem. Wolfspeed savā 200 mm komercializācijas paziņojumā īpaši uzsvēra uzlabotās parametru specifikācijas 350 μm tukšām plāksnēm un uzlabotā dopinga un biezuma viendabīguma vērtību 200 mm epitaksijā MOSFET iznākumam. Tas nozīmē, ka 200 mm sacensības ir cīņa par ražu, izmaksām un ražošanas iespējām. Ikviens, kurš var stabili kontrolēt vafeļu kvalitāti lielākos izmēros, nepārtraukti uzlabot ražu un samazināt vienības izmaksas, būs labāk spējīgs pārvērst 200 mm ietilpību tirgus daļā un rentabilitātē.
Kāpēc izmantot alumīnija oksīda{0}}abrazīvus?
Šajā konkurences vilnī no jauna tiek palielināta precīzās vafeļu apstrādes un virsmas inženierijas nozīme. Vafelēm apstrādes posmi ietekmē ne tikai materiāla noņemšanas efektivitāti, bet arī tieši nosaka virsmas kvalitāti, kas savukārt ietekmē turpmāko epitaksiju, ierīces izgatavošanu un galu galā galīgo ražu. Šis izaicinājums ir īpaši aktuāls SiC: tas apvieno augstu cietību, augstu trauslumu un spēcīgu ķīmisko inerci. Publiskā literatūra to raksturo kā grūti-apstrādājamu-materiālu, kur "efektīvai noņemšanai ir jāpastāv vienlaikus ar zemu bojājumu kontroli". Tieši tāpēc slīpēšanas, pārklāšanas/pulēšanas un CMP procesi joprojām ir būtiski vafeļu ražošanā. Šī iemesla dēļ galvenie materiāli, ko izmanto SiC vafeļu apstrādē, pāriet no tradicionālajiem palīgmateriāliem uz kritiskiem mainīgajiem lielumiem, kas ietekmē ražu un izmaksas. Attiecībā uz šādiem cietiem un trausliem materiāliem galvenais izaicinājums abrazīvām sistēmām vienmēr ir bijis: no vienas puses, nodrošināt pietiekamu noņemšanas efektivitāti un, no otras puses, samazināt virsmas un apakšzemes bojājumus. Salīdzinot ar maigāku noņemšanas pieeju sistēmām, kuru pamatā ir silīcija dioksīds, alumīnija oksīds ar augstāku cietību un spēcīgāku mehāniskās noņemšanas spēju piedāvā praktiskāku pielietojuma vērtību SiC rupjā pulēšanā, pus{10}}pulēšanā un CMP scenārijos, kur tiek uzsvērta efektivitātes uzlabošana. Publiskie pētījumi arī norāda, ka, lai gan SiO₂ tiek plaši izmantots parasto integrālo shēmu pulēšanai, tas bieži cieš no nepietiekamas SiC cietības, ierobežojot noņemšanas ātrumu un apstrādes efektivitāti. Savukārt Al2O3 var uzlabot mehāniskās noņemšanas darbību, tādējādi palielinot materiāla noņemšanas ātrumu SiC CMP. Turklāt, pamatojoties uz informāciju, kas iegūta nozares apmeklējumos, daži vafeļu ražotāji aktīvi meklē un testē SiC plātņu pārklāšanas/pulēšanas materiālus, kuru pamatā ir alumīnija oksīds, un tas apstiprina, ka šī pieeja nav tikai teorētiska, bet pakāpeniski pāriet uz praktisku validāciju. Protams, jāatzīst, ka iespēja, ko sniedz 200 mm SiC palielinājums, nesniegs labumu parastajiem alumīnija oksīda pulveriem. Patiesie ieguvēji ir alumīnija oksīda precīzijas abrazīvie materiāli, kas var iekļūt vafeļu apstrādes ekosistēmā, atbilst prasībām attiecībā uz augstu tīrību, šauru daļiņu izmēru sadalījumu, zemu aglomerāciju, augstu dispersijas stabilitāti un saderību ar vircu. Ejot soli tālāk, tas, ko ražotāji patiešām kvalificē un apstiprina, bieži vien ir nevis atsevišķi sausie pulveri, bet gan abrazīvas sistēmas, vircas sastāvi un pabeigti apstrādes risinājumi, kas var stabili darboties klienta procesa logā. Citiem vārdiem sakot, nozarei patiešām ir vajadzīgs ne tikai alumīnija oksīds, kas "var sasmalcināt", bet arī precīzas abrazīvās sistēmas uz alumīnija oksīda bāzes, kas "var gan uzlabot efektivitāti, gan kontrolēt bojājumus".