IEDM 2014 SiC für Industrieanwendungen

LEDs sind die Volumentreiber für SiC
LEDs sind die Volumentreiber für SiC

Cree setzt bekanntermaßen voll auf SiC. Dr. John W. Palmour, Mitbegründer und CTO, Power & RF bei Cree, nutzte seine Eröffnungsrede zur diesjährigen IEDM, um die Vorteile von SiC aufzuzeigen und um Einblick in die weiteren Entwicklungen zu geben.

Bislang sind bei Cree die LEDs der entscheidende Faktor für SiC, denn sie sind die Volumentreiber. In diesem Zusammenhang verweist Palmour auf die rasant angestiegenen Volumina, die Cree auf Basis von 150-mm-Wafern fertigt: Hatte Cree 2011 erst mit dieser Wafer-Größe angefangen, entfallen heute mehr als 70 Prozent der insgesamt produzierten SiC-Fläche für LEDs darauf. Der Erfolg von SiC im LED-Bereich begründet er unter anderem damit, dass die Technologie mittlerweile ausgereift ist und keinerlei Qualitätsprobleme mehr aufweist. Palmour: »Micropipes beispielsweise stellen heute kein Problem mehr dar. Die Dichte ist so niedrig, dass sie sich nicht auf den Yield auswirkt und wir bei 150-mm-Wafern mit einer Ausbeute von 98,7 Prozent fertigen können.« Aber auch die Varianzen in Hinblick auf die Dicke der Epitaxial-Schicht und in Hinblick auf die Dotierungsdichte sind extrem niedrig, sowohl auf einem Wafer als auch im Vergleich von verschiedenen Wafern.

Nachdem Palmour also gezeigt hat, dass die Technik ihren Kinderschuhen entwachsen ist, erklärt er, warum sich diese Technik besonders für die Welt der Leistungselektronik eignet und gegenüber Silizium einige entscheidende Vorteile aufweist. In diesem Zusammenhang verweist er zunächst auf die deutlich höhere Durchbruchspannung und den viel geringeren Einschaltwiderstand hin. Darüber hinaus zeichnen sich SiC-MOSFETs im Vergleich zu Si-IGBTs durch deutlich geringere Schaltverluste aus. Palmour: » Die Verluste bei Si-IGBTs liegen beim Anschalten bei 10,0 mJ, beim Ausschalten sind es 11,2 mJ. Bei SiC sind es aber nur 3,3 beziehungsweise 3,2 mJ. Dank der geringeren Schaltverluste sind höhere Frequenzen möglich, die wiederum kleinere und leichtere Systeme mit niedrigeren Materialkosten ermöglichen.«

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Cree: Slides zur Zuverlässigkeit von SiC

Folien zur Qualitätsverbesserung