SiC-Fertigung auf größeren Wafern Funktionsfähige Leistungshalbleiter auf 300-mm-SiC

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Infineon hat in Villach Leistungsbauelemente auf 300-mm-SiC-Wafern gefertigt. Der Nachweis eröffnet Perspektiven für eine wirtschaftlichere Produktion. Damit beherrscht der Hersteller nun SI- GaN- und SiC-Wafer mit 300 mm Durchmesser.

Die Fertigung von SiC-Leistungshalbleitern auf Wafern mit 300 mm Durchmesser hat eine weitere Entwicklungsstufe erreicht: Infineon meldet funktionsfähige Bauelemente, die am österreichischen Standort Villach auf diesem Waferformat hergestellt wurden. Dabei kamen vorhandene Anlagen für die Siliziumfertigung zum Einsatz. Nach Angaben des Unternehmens wurde eine solche Prozessierung damit weltweit erstmals unter realen Bedingungen einer Halbleiterfertigung demonstriert.

Der größere Durchmesser soll künftig mehr Chips je Fertigungsdurchlauf ermöglichen. Infineon beziffert die Zahl der Chips pro Wafer auf das 2,3-Fache gegenüber dem 200-mm-Format. Rein geometrisch wächst die Waferfläche beim Wechsel von 200 auf 300 mm um den Faktor 2,25. Wie viele nutzbare Bauelemente tatsächlich entstehen, hängt unter anderem von Chipgröße, Randausnutzung und Fertigungsausbeute ab.

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Größere Fläche allein garantiert keine niedrigeren Kosten

Für die wirtschaftliche Bewertung ist deshalb entscheidend, wie zuverlässig die Prozesse auf dem größeren Format funktionieren. Mehr potenzielle Chips pro Wafer führen nicht automatisch zu entsprechend geringeren Stückkosten. Dafür müssen auch die Kosten für Substrate und Prozessierung sowie der Anteil funktionsfähiger Bauelemente berücksichtigt werden.

Hierzu enthält die Ankündigung noch keine konkreten Daten. Auch Bauelementtypen, Spannungsklassen und elektrische Kenndaten der gefertigten Chips nennt Infineon nicht. Der Nachweis belegt somit einen Fortschritt bei der Fertigungstechnologie; Aussagen zur Leistungsfähigkeit späterer Serienprodukte lassen sich daraus noch nicht ableiten.

Dass bestehende Siliziumanlagen genutzt wurden, ist dennoch relevant: Es zeigt einen Ansatz, vorhandene Fertigungsinfrastruktur auch für das größere SiC-Format einzusetzen. Welcher Anpassungsbedarf für eine wirtschaftliche Serienfertigung verbleibt, geht aus den Angaben nicht hervor.

Auch die Waferherstellung muss mitwachsen

Parallel meldet Infineon aus Dresden einen Machbarkeitsnachweis für seine Cold-Split-Technologie bei 300-mm-SiC. Das Verfahren dient dazu, Wafer von einem SiC-Kristall abzutrennen. Gegenüber dem Drahtsägen soll es nach Unternehmensangaben weniger Material verbrauchen und die Bearbeitungszeit verkürzen. Quantitative Vergleichsdaten nennt Infineon nicht.

Damit adressiert das Unternehmen zwei Schritte auf dem Weg zu einer künftigen 300-mm-SiC-Produktion: die Gewinnung der Wafer aus dem Kristall und ihre anschließende Verarbeitung zu Leistungsbauelementen.

Einen Termin für den Produktionshochlauf gibt es bislang nicht. Diesen will Infineon mit Kunden und Partnern abstimmen; die geplante Weiterentwicklung der 200-mm-SiC-Fertigung läuft parallel weiter. Für Anwendungen wie Traktionswechselrichter, Ladeinfrastruktur oder Industrieantriebe eröffnet der größere Waferdurchmesser damit eine langfristige Perspektive auf höhere Fertigungskapazitäten und niedrigere Kosten. Eine kurzfristige Verbesserung von Preisen oder Verfügbarkeit ist durch den Machbarkeitsnachweis allein jedoch nicht belegt. (mr)

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