Frammistöðukostir kísilkarbíð (SiC) hálfleiðara hafa lengi verið samstaða í iðnaði. Það sem sannarlega takmarkar frekari upptöku þeirra í dag er enn kostnaður og framleiðslugeta. Hins vegar, þegar framleiðsla hefur verið tekin í gegn með góðum árangri og kostnaður heldur áfram að lækka, munu vaxtarmöguleikar þessa markaðar losna hratt. Sérstaklega á bakgrunni sífelldrar uppfærslu á nýjum orkutækjum, raforkugeymslu, hleðsluhrúgum, iðnaðaraflgjafa og ört vaxandi-aflgjafa í gervigreindargagnaverum, er þróun SiC hálfleiðara ekki lengur bara val fyrir tækniframfarir, heldur hagnýt nauðsyn til að auka orkunýtni í iðnaði og auka orkunýtingu. Í krafti skilvirkari aflumbreytingar, sterkari há-hita og mikilli-spennuþols, meiri áreiðanleika kerfisins og möguleika á að gera tæki smækkað og meiri aflþéttleika, eru SiC hálfleiðarar að endurmóta samkeppnislandslag fyrir há-aflforrit.
Af hverju verðum við að einbeita okkur að 200 mm?
Vegna þess að fyrir SiC er 200 mm ekki bara víddaruppfærsla; það táknar beygingarpunkt í átt að iðnvæðingu. Nothæft flatarmál 200 mm skífu er um það bil 1,78 sinnum meira en 150 mm skífu. Undir forsendu góðrar afraksturs og vinnslustýringar auðveldar þetta meiri framleiðslu á hverja oblátu og lægri einingarkostnað.
Á sama tíma er 200 mm í takt við þroskaðan búnað og vinnsluvistkerfi. Infineon vísar til þess sem „stærra og skilvirkara“ - þar sem „skilvirkari“ vísar ekki aðeins til frammistöðu tækisins sjálfs, heldur mikilvægara til umbóta í framleiðsluhagkvæmni og kostnaðarhagkvæmni. Alþjóðlegur SiC efnisbirgir Coherent leggur einnig áherslu á að það hjálpi til við að bæta framleiðni og draga úr kostnaði við tæki. Iðnaðurinn leggur ítrekað áherslu á 200 mm, ekki vegna þess að „gera stærri stærðir“ í sjálfu sér, heldur til að knýja SiC frá tækniprófun yfir í áfanga með lægri kostnaði, stærri umfangi og meiri skilvirkni fjöldaframleiðslu. Hins vegar verður að viðurkenna að 200 mm hefur ekki aðeins svæðisávinning heldur einnig meiri framleiðsluhindranir. Stærri oblátastærðir setja strangari kröfur um gallastýringu, einsleitni þykktar, skekkjustig, yfirborðsgæði og síðari þekjuferlisglugga. Wolfspeed, í 200 mm markaðssetningu tilkynningu sinni, lagði sérstaklega áherslu á bættar færibreytur forskriftir 350 μm berra obláta og gildi bættrar lyfjamisnotkunar og þykktar einsleitni í 200 mm epitaxy fyrir MOSFET ávöxtun. Þetta þýðir að 200mm keppnin er barátta um ávöxtun, kostnað og framleiðslugetu. Sá sem getur stöðugt stjórnað gæðum diska í stærri stærðum, stöðugt bætt ávöxtun og dregið úr einingakostnaði mun vera betur í stakk búinn til að þýða 200 mm getu í markaðshlutdeild og arðsemi.
Hvers vegna-slípiefni byggt á súráli?
Í þessari samkeppnisbylgju er mikilvægi nákvæmni skúffuvinnslu og yfirborðsverkfræði aukin að nýju. Að því er varðar oblátur hafa vinnsluþrepin ekki aðeins áhrif á skilvirkni efnisfjarlægingar heldur ákvarða yfirborðsgæði beint, sem aftur hefur áhrif á síðari útbrot, framleiðslu tækja og að lokum endanlega afrakstur. Þessi áskorun er sérstaklega bráð fyrir SiC: hún sameinar mikla hörku, mikla stökkleika og sterka efnafræðilega tregðu. Opinber bókmenntir einkenna það sem erfitt-að-vinna efni þar sem "skilvirkur flutningur verður að vera samhliða lítilli skemmdastjórnun." Þetta er einmitt ástæðan fyrir því að slípun, lapping/fægja og CMP ferlar eru enn mikilvægir í oblátaframleiðslu. Af þessum sökum eru lykilefnin sem notuð eru í SiC-skífuvinnslu að breytast úr hefðbundnum hjálparneysluvörum yfir í mikilvægar breytur sem hafa áhrif á afrakstur og kostnað. Fyrir slík hörð og brothætt efni hefur kjarnaáskorunin fyrir slípiefni alltaf verið: annars vegar að tryggja nægjanlega skilvirkni í fjarlægingu og hins vegar að lágmarka skemmdir á yfirborði og undir yfirborði. Í samanburði við mildari fjarlægingaraðferð kerfa sem byggjast á kísil-, þá býður súrál, með meiri hörku og sterkari vélrænni fjarlægingargetu, hagnýtari notkunargildi í SiC gróffægingu, hálf-frágangi og CMP-sviðsmyndum þar sem lögð er áhersla á að bæta skilvirkni. Opinberar rannsóknir benda einnig til þess að þótt SiO₂ sé mikið notað í hefðbundinni samþættri hringrásarfægingu, þjáist það oft af ófullnægjandi hörku fyrir SiC, sem takmarkar flutningshraða og vinnsluskilvirkni. Al₂O₃ getur aftur á móti aukið vélrænni virkni til að fjarlægja og þar með aukið hraða efnisflutnings í SiC CMP. Ennfremur, á grundvelli upplýsinga sem safnað var við heimsóknir á vefsvæði iðnaðarins, eru sumar oblátaframleiðendur virkir að leita að og prófa súrál-undirstaða slípunar/fægjaefni fyrir SiC oblátur – sem staðfestir að þessi nálgun er ekki bara fræðileg heldur færist smám saman yfir í raunhæfa sannprófun. Auðvitað verður að viðurkenna að tækifærið sem felst í -hlöðunni upp á 200 mm SiC mun ekki gagnast venjulegu súráldufti. Raunverulegir styrkþegar eru súrálsslípiefni sem geta farið inn í vistkerfi oblátavinnslunnar, uppfyllt kröfur um mikinn hreinleika, þrönga kornastærðardreifingu, litla þéttingu, mikla dreifingarstöðugleika og slurry samhæfni. Þegar gengið er skrefi lengra, það sem verksmiðjur uppfylla og sannreyna eru oft ekki eitt þurrt duft, heldur slípiefni, slurry samsetningar og heildarvinnslulausnir sem geta starfað stöðugt innan vinnsluglugga viðskiptavinarins. Með öðrum orðum, það sem iðnaðurinn þarfnast er ekki bara súrál sem „getur malað,“ heldur súrál-undirstaða nákvæm slípiefniskerfi sem „geta bæði bætt skilvirkni og stjórnað skemmdum“.