Interview mit Dr. Peter Friedrichs
20 Jahre Siliziumkarbid bei Infineon
Vor 20 Jahren brachte Infineon die ersten Bauteile aus Siliziumkarbid auf den Markt. Damals schon war Dr. Peter Friedrichs, heute Vice President SiC, dabei. Mit ihm konnte Markt&Technik exklusiv über die Vergangenheit, die Gegenwart und die Zukunft bei Siliziumkarbid sprechen.
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Cold-Split-Verfahren Ende 2022 marktreif
Durch die Übernahme von Siltectra im November 2018 erhielt Infineon Zugriff auf das Cold-Split-Verfahren. Können Sie uns dieses kurz beschreiben und uns sagen, ob 2022 als angestrebtes Ziel für die Marktreife realistisch ist?
Üblicherweise entstehen die Rohwafer durch einen mechanischen Sägeprozess. Aufgrund der hohen Härte von Siliziumkarbid (nur Diamant ist härter; Anm. d. Red.) geht durch diesen Sägeprozess etwa die Hälfte des Kristalls wieder in Form von Sägemehl verloren.
Genau an diesem Punkt greifen wir mit unserer Split-Technologie ein, denn damit lässt sich ein Wafer mit sehr viel weniger Materialverlust vom Kristall herunterbrechen. Beim Cold Split bringt ein Laser eine definierte Sollbruchstelle in der gesamten Ebene des Kristalls ein.
Vorstellen kann man sich das wie bei der Perforation von Papier. Durch Aufbringen einer mechanischen Kraft reißt das Papier an der definierten Sollbruchstelle sauber ab. Ähnlich ist es beim neuen Split-Verfahren, wo durch Aufbringen einer mechanischen Kraft der Siliziumkarbid-Kristall auf dieser vorperforierten Ebene sauber abbricht.
Mittlerweile beherrschen wir den Prozess so gut, dass verglichen mit dem mechanischen Sägen nur noch ein Drittel oder sogar weniger an Material verloren geht. Im Endeffekt können wir also aus einem gegebenen Rohkristall, auch Boule genannt, mehr Wafer erzeugen. Damit sinken natürlich automatisch die Kosten für einen Rohwafer.
Als wir das Startup Siltectra Ende 2018 übernommen haben, konnte das Unternehmen demonstrieren, dass dieses Trennverfahren funktioniert – es lag eine sehr weit fortgeschrittene Machbarkeitsstudie vor. Die Herausforderung bestand und besteht nun darin, dieses Verfahren in einen halbleiterkonformen Prozess inklusive der notwendigen Maschinen zu überführen. Die dafür erforderlichen Tools gab es nicht zu kaufen, wir mussten sie daher erst entwickeln. Unsere Fortschritte machen uns inzwischen sehr zuversichtlich, die eigene zeitliche Vorgabe zu erreichen und Cold Split bis Ende 2022 kommerziell einsetzen zu können.
Üblicherweise wird ja bei Siliziumkarbid heute mit 150-Millimeter-Wafern gearbeitet. Wolfspeed baut ja gerade eine Fab für 200-Millimeter-Wafer. Gibt es Pläne bei Infineon, ebenfalls auf diesen größeren Waferdurchmesser umzusteigen, und, wenn ja, wann?
Sprechen wir nur von Equipment und Know-how, so könnten wir schon heute auf 200-Millimeter-Wafer umsteigen. Denn unsere Innovations-Fab in Villach kann ja beides – sowohl 150 als auch 200 Millimeter. Und alle SiC-spezifischen Tools, in die wir in den letzten Jahren investiert haben, sind für beide Durchmesser geeignet.
Zum Umstieg kann ich daher sagen, dass wir aufgrund unserer Erfahrung bei den bereits vollzogenen Sprüngen im Waferdurchmesser einen parallelen Ansatz wählen werden. Zumal unsere Fab wie angesprochen ja sowohl 150- als auch 200-Millimeter-Wafer prozessieren kann.
Für die Frage nach dem größeren Waferdurchmesser ist aber auch das Material selbst entscheidend, nämlich wann solche großen Wafer in ausreichender Qualität und Menge zu einem attraktiven Preis verfügbar sind. Weil unser Wunsch nach 200-Millimeter-Wafern bis dato auf wenig Resonanz gestoßen ist, haben wir ein erstes Pull-Projekt gestartet. Ich gehe davon aus, dass wir damit in den nächsten 24 Monaten erste Gehversuche unternehmen werden. Wann die Serienfertigung auf diesem Durchmesser beginnt, wird sich dann in den nächsten zwei bis drei Jahren zeigen.
Im Moment steigen die Lieferzeiten bei Silizium-MOSFETs stark an. Ist das bei Siliziumkarbid-MOSFETs auch der Fall?
Zu Lieferzeiten können wir uns prinzipiell nicht äußern. Klar ist aber: Derzeit erleben wir in der Halbleiterwelt einen Boom, und das gilt auch für Leistungshalbleiter.
Dem steigenden Bedarf begegnen wir durch Aufbau von Fertigungskapazitäten. So hat Infineon beispielsweise bekannt gegeben, dass die neue 300-Millimeter-Fab in Villach nun früher in Betrieb gehen wird. Die dort bereits bestehenden Fab-Kapazitäten für Silizium-Leistungshalbleiter werden damit für Siliziumkarbid frei.
Letztes Jahr gewährten Sie einen kurzen Einblick, was die nächste Generation an Siliziumkarbid-MOSFETs von Infineon leisten kann. Gibt es schon einen Zeitplan, wann diese auf den Markt kommt?
Auch zum konkreten Termin, wann die ersten Produkte dieser zweiten Generation auf den Markt kommen, möchte ich mich nicht äußern. Nur so viel: Wir sind schon sehr weit fortgeschritten im Entwicklungsprozess. Unsere Leitkunden haben Samples erhalten, die sie evaluieren. In dieser Phase können natürlich immer noch Rückmeldungen aus dem Feld kommen, auf die wir reagieren müssen. Wenn wir dann diese letzten, hoffentlich kleineren Hausaufgaben gemacht haben, werden wir die neue Generation ankündigen. Danach wird es maximal twölf bis 18 Monate dauern, bis die Bauteile in Großserie gefertigt werden.
- 20 Jahre Siliziumkarbid bei Infineon
- Vom SiC-JFET zum SiC-MOSFET
- Cold-Split-Verfahren Ende 2022 marktreif
- Standardisierung bei Siliziumkarbid