300-mm-Dünnwaferfertigung Mit Power300 in die Zukunft

Infineon ist es als erstem Unternehmen gelungen, Leistungshalbleiter auf 300-mm-Wafern zu fertigen. Die Anzahl der Bausteine pro Wafer ist mit dem Sprung auf die 12-Zoll-Fertigung im Vergleich zu sechs Zoll um den Faktor 4 gestiegen.

In den kommenden Jahren zeichnen sich einige technologische Meilensteine ab: Allein im Automobilsektor sorgt die Elektrifizierung des Antriebsstrangs für einen höheren Bedarf an Hochleistungs-Halbleitern und verdoppelt die Chip-Nachfrage. Auch fordert die Energiewende deutlich mehr Hochleistungs-Halbleiter pro MW bereitgestellter elektrischer Leistung. Die nächsten Schritte in der Produktion von Leistungs-Halbleitern bestehen daher in der Verwendung neuer Materialien und größerer Wafer.

Den Entwicklern von Infineon ist es im Jahr 2011 erstmals gelungen, Leistungs-Halbleiter auf 300-mm-Dünnwafern zu fertigen. Auch bei dieser Fertigungstechnologie werden die Wafer nach der Fertigstellung der Bauelemente extrem dünn geschliffen. Produziert wurden diese auf einer Pilotlinie in Villach. Die Anzahl der Chips pro Wafer konnte mit Hilfe des neuen Verfahrens im Vergleich zu sechs Zoll vervierfacht werden.

Bilder: 3

Dünnwafertechnik: Unterschied zur Planar-Technik und weitere Entwicklung

Dünnwafertechnik: Unterschied zur Planar-Technik und weitere Entwicklung

Wurde bei der Transistor-Architektur in 300-mm-CMOS-Technologie das Augenmerk auf hohe Schaltfrequenzen und eine hohe Leistungsdichte gerichtet, so liegt der Fokus bei den Super-Junction-Transistoren in 300-mm-Power-Technologie auf hohen Stromstärken und geringem Widerstand. Die Dünnwafer-Technologie ist die Grundvoraussetzung zur Fertigung energieeffizienter Leistungs-Halbleitertechnologien.

Dünnwaferfertigung als Wachstumstreiber

Obwohl die Kosten für Rohmaterial und Werkzeuge im Vergleich zu den 200-mm-Wafern ungleich höher sind, wird durch die neue Fertigung ein Kostenvorteil von 20 bis 30 Prozent erwartet. Derzeit besteht eine Pilotlinie und -fertigung in Villach, doch sind Produktionslinien an insgesamt fünf Standorten geplant. Die Ausbeuten der ersten Pilotfertigungen liegen bei 98 Prozent. Als erste Transistor-Architektur werden in diesem Jahr MOSFETs auf die 300-mm-Dünnwafer-Technik gebracht; als nächste Produktfamilie folgen IGBTs. Als erste Produktionsstätte wird Dresden in den nächsten zwei Jahren die Volumenfertigung aufnehmen.