Erweiterung der SiC-Fertigungs-Kapazitäten in Nürnberg

ANBIETER ZUM THEMA

Aufgrund der hohen Nachfrage nach hochreinem Siliziumkarbid für die Halbleiterfertigung entsteht in Nürnberg 6.000 Quadratmeter Produktionsfläche. SiCrystals Wurzeln gehen bis auf das Jahr 1994 zurück. Somit steckt geballtes Know-how in der Fertigung der Kristalle.

Die Geschichte von SiCrystal

1994 wurden die Grundlagen zur Fertigung von SiC-Kristallen gelegt. Diese entstanden im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten an der Universität Erlangen. 1997 wurde daraus SiCrystal gegründet und 2009 vom japanischen Rohm-Konzern übernommen. Durch Lieferabkommen fertigt SiCrystal aber nicht nur für Rohm, sondern auch für andere Halbleiterhersteller.

Die Fertigung von SiC-Wafern

Die Fertigung ist nicht ganz einfach. Zwischen 2200 und 2500 Grad Celsius werden benötigt, um den Kristall wachsen zu lassen. Durch das Czochralski-Verfahren, welches bei Silizium verwendet wird, kommt man auf etwa 10 Zentimeter Kristallwachstum pro Stunde. Bei der Fertigung von Siliziumkarbid hingegen kommt man auf nur etwa 100 Mikrometer pro Stunde. Hier wird das sogenannte Sublimationsverfahren, auch bekannt als das Acheson-Verfahren, eingesetzt. Dabei wird hochreines Siliziumdioxid (SiO2) und Kohlenstoff in einem Grafit-Tiegel bei sehr hohen Temperaturen von etwa 2500 °C erhitzt. Diese hohe Temperatur führt dazu, dass sich SiO₂ und Kohlenstoff in der gasförmigen Phase zu SiC umsetzen. Die entstandenen SiC-Dämpfe kondensieren dann auf einem kühleren Substrat, das sich ebenfalls im Tiegel befindet, und bilden dabei einen einkristallinen SiC-Boulekristall. Dieser Prozess erfordert präzise Kontrolle der Temperaturgradienten und der Gaszusammensetzung, um Kristalle von hoher Qualität und Reinheit zu erzeugen. Der daraus entstandene Kristall wird dann in hauchdünne Scheiben mit 350 Mikrometern Dicke zersägt. Der Durchmesser beträgt typischerweise 150 Millimeter.

Wozu wird SiC benötigt?

SiC-Halbleiter bieten eine höhere Durchbruchspannung, bessere thermische Leitfähigkeit und geringere Schaltverluste im Vergleich zu herkömmlichen Silizium-Halbleitern. Diese Eigenschaften machen SiC ideal für den Einsatz in Hochleistungs- und Hochfrequenzanwendungen wie Elektrofahrzeugen, erneuerbaren Energien und der Stromversorgung. In Elektrofahrzeugen ermöglichen SiC-Komponenten effizientere und leichtere Antriebssysteme, was die Reichweite erhöht und den Energieverbrauch senkt. In der erneuerbaren Energie tragen SiC-basierte Umrichter und Wechselrichter zu einer effizienteren Umwandlung und Nutzung von Solar- und Windenergie bei. Dadurch wird der CO2-Ausstoß reduziert und der Übergang zu nachhaltigen Energiequellen beschleunigt, was einen bedeutenden Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels leistet.