Soitecs SmartSiC-substrat bidrar till att förbättra prestandan hos kraftelektronik och öka energieffektiviteten hos elfordon, samt till att ge radiofrekvens- och kraftkretsar för smartphones ökad känslighet och mindre pixelstorlek.
Soitec har hittills varit relativt hemlighetsfulla när det gäller specifikationerna för sina SmartSiC-wafers och har endast delat med sig av maximala värden för kontaktresistivitet på baksidan vid en ICSCRM-presentation 2022. Nyligen släppte de dock data om ytfinishens kvalitet och grovhet (SFQR), vilket skulle kunna eliminera ett tillverkningssteg på baksidan helt och hållet.
Soitecs SmartCut-teknik
Soitecs SmartCut-teknik gör det möjligt att återanvända högkvalitativa mono-SiC-substrat tio gånger. Detta resulterar i minskade CO2-utsläpp under waferproduktionen - en viktig fördel för e-mobility-marknaden.
Soitec använder sin patenterade process för att tillverka avancerade substrat som används i kraftelektronik för elfordon, sol- och vindenergiproduktion och komponenter för industriell utrustning. Deras anläggning i Bernin, Frankrike, är helt inriktad på denna produktion av SmartSiC-wafers.
Soitecs egenutvecklade SmartCut-process kombinerar två nyckeltekniker - jonimplantation och waferbondning - för att producera UNIBOND SOI-wafers. Med utgångspunkt från två kiselskivor som bundits samman med lim för att bilda ett oxidskikt implanteras sedan vätejoner genom detta skikt in i kislet för att bilda SOI-strukturen.
Soitecs grundare inledde ett arbete för att industrialisera SOI-tekniken, som då användes för specifika lågvolymstillämpningar. För att uppnå detta mål lanserade de Smart Cut: en energibesparande wafer-bonding-teknik som nu anses vara industristandard för SOI-tillverkning och som snart kommer att användas för tillverkning av SiQ-wafers - detta minskar avsevärt den totala energianvändningen under wafertillverkningen och sänker avsevärt energikostnaderna i samband med wafertillverkningen.
SmartSiCTM Konstruerade substrat
SmartSiCTM Engineered Substrates möjliggör kraftfullare och effektivare kraftaggregat för elfordon och industriella applikationer genom att erbjuda högre enhetsprestanda, bättre energieffektivitet, lägre systemkostnader, lättare konstruktioner och kompakta strukturer. Det konstruerade substratet kombinerar ett toppskikt av monokristallin SiC med en "handtagsskiva" av polykristallin SiC för förbättrade enhetsprestanda och tillverkningsutbyten.
Detta resultat uppnås med Soitecs SmartCut-teknik. Genom att utnyttja den oxiderade ytan på en ursprunglig donatorskiva av enkristallin SiC för att dela den på lämpligt djup och binda ett tunt skikt till en handtagsskiva av polySiC med lägre resistivitet, skapas ett mycket epi-färdigt SiC-substrat med hög prestanda. Dessutom minskar återanvändningen energikostnaderna avsevärt.
Jämfört med standardwafers i kiselkarbid (SiC) med konventionella nickel-silicidskikt ger pSiC-substraten 10 gånger högre kontaktmotstånd på baksidan och mer än 2 gånger bättre minsta kvadraters planhet. Dessutom kan deras grova wafer användas i olika processer på wafernivå, där den låga resistiviteten bidrar till överlägsna prestanda hos komponenterna.
SmartSiCTM Wafers
Kiselkarbid (SiC) är en innovativ halvledarförening med betydande fördelar jämfört med traditionell kiselbaserad kraftelektronik. SiC har flera tydliga fördelar jämfört med kisel när det gäller effekttäthet, minskning av komponentstorlek och vikt, lägre tillverkningskostnader samt förbättrad energieffektivitet - egenskaper som gör det till en nyckelteknologi för att stödja kraftsystem för elfordon som ger enastående prestanda samtidigt som de har minimal miljöpåverkan.
Soitec har svarat på denna starka efterfrågan på marknaden med polykristallina SiC-substrat (polySiC) tillverkade med hjälp av SmartCut-tekniken. Denna patentskyddade process använder ljusjonimplantation och waferbondning för att överföra enkristallina lager mellan substraten, vilket gör att 10 gånger mer monokristallint SiC kan produceras från varje batch av polySiC handler wafers.
Tyskland, som är världsledande inom produktion av elfordon, kräver högkvalitativa polySiC-wafers. För att tillgodose detta behov har Soitec inlett ett samarbete med Tokai Carbon för att utveckla 150 mm och 200 mm poly-SiC-substrat som uppfyller Soitecs specifikationer för SmartSiCTM-wafers; detta samarbete bör påskynda produktionsökningen och samtidigt skapa en kritisk massa av högkvalitativa, kostnadseffektiva substrat för globala EV-applikationer.
SmartSiCTM-substrat
Soitec har utvecklat en innovativ teknik för sammansatta halvledare, SmartSiC, där den revolutionerande SmartCut-processen används för att dela tunna skikt från högkvalitativa SiC-donatorwafers och binda dem på polykristallina handtagswafers med låg resistivitet för flerfaldig återanvändning av donatorwafers till reducerade kostnader, vilket leder till betydande kostnads- och CO2-utsläppsbesparingar. Konstruerade substrat som tillverkas med denna teknik förbättrar enhetens prestanda, utbyte och tillverkningsutbyte samt flera återanvändningar vilket minskar kostnaderna och relaterade utsläpp avsevärt.
Soitecs SmartSiC-process kombinerar ljusjonimplantation och waferbondning för att definiera och överföra ett tunt enkristallskikt från ett substrat till ett annat utan att tillföra nya defekter eller defekter till befintliga. Tänk på det som en atomär skalpell!
Soitec har framgångsrikt demonstrerat SmartSiC på ett 150 mm konstruerat substrat som godkänts för kraftelektronik av ST (Euronext Paris). SmartSiC har potential att avlasta de igentäppta leveranskedjorna för SiC och samtidigt producera 10 gånger fler högkvalitativa tekniska substrat per mono-SiC-wafer, vilket öppnar nya vägar för bredare användning av kiselkarbid med brett bandgap i applikationer som e-mobilitet, industriella applikationer och smarta elnät. Dessutom kan bolagets teknik ersätta ugnar för kristalltillväxt och minska kostnaderna för investeringar och driftskostnader med upp till 10 gånger.
SmartSiCTM-processen
Kraftkomponenter av kiselkarbid (SiC) har snabbt blivit den självklara lösningen för kraftelektronik i elfordon och andra applikationer, eftersom de erbjuder förbättrad effektivitet vid kraftomvandling, minskad komponentstorlek/vikt/kostnad och lägre totala systemkostnader.
Soitec arbetar hårt för att möta den ökande efterfrågan på SiC genom att utveckla avancerade substrat baserade på sin Smart Cut-teknik. SmartSiC-processen kombinerar ett extremt tunt skikt från enkristallina donatorskivor med polykristallina bärarskivor, vilket ger substrat som använder betydligt mindre energi än traditionella tillverkningsprocesser för wafers.
SmartSiC är en originaluppfinning från CEA Leti, där forskarna tog fram en ny metod för skiktöverföring. Smart Cut är nu standard inom mikroelektronikindustrin och möjliggör tjocklekskontroll på atomnivå för minimal energiförbrukning och maximal prestanda - ett enormt framsteg för krafthalvledare där energibesparingar är särskilt viktiga. Genom att använda SmartSiC minskar dessutom utsläppen av kiselpartiklar under tillverkningen avsevärt, vilket ytterligare minskar miljöpåverkan under kraftelektronikkomponenternas livscykel.
Swedish 
English