Kiekot tehopuolijohteisiin
Okmeticin on optimoinut SSP-, DSP- ja SOI-kiekkoja tehopuolijohteiden tarpeisiin. Valikoimastamme löytyy voimakkaasti seostettuja, matalaresistiivisiä kiekkoja sekä mediumresistiivisiä kiekkoja tiukalla resistiivisyyden hallinnalla, matalalla ja hallitulla happitasolla ja ilman pintavirheitä. A-MCz® -kiteenkasvatusmenetelmämme yhdistettynä laajaan kiekkovalikoimaamme takaa räätälöidyt, tehonmenetystä vähentävät kiekkoratkaisut.
Okmeticin vuosikymmenien aikana kertynyt kiteenkasvatusosaaminen luo perustan tehopuolijohteita varten optimoidulle kiekkovalikoimallemme. Voimakkaasti seostetut, matalaresistiiviset kiekkomme sekä mediumresistiiviset kiekot tiukalla resistiivisyyden hallinnalla, matalalla ja hallitulla happitasolla ja ilman pintavirheitä mahdollistavat erittäin suorituskykyiset tehopuolijohteet pienemmillä tehonmenetyksillä.
Sovellukset kuten teho-MOSFET, IGBT, diodit, CMOS, BiCMOS ja kaksinapaiset transistorit hyötyvät erityisesti niiden tarpeisiin räätälöidyistä kiekoista.
Okmeticin matalaresistiivisiä kiekkoja käytettään paljon teho-MOSFET-sovelluksissa ja etenkin pienjännitteisissä teho-MOSFETeissa, Schottky- ja tehodiodeissa, kaksinapaisissa transistoreissa, tasasuuntaajissa ja tyristoreissa. Tehopuolijohteita varten optimoituja mediumresistiivisiä kiekkojamme käytetään IGBT-sovelluksissa sekä CMOS- ja BiCMOS-prosesseissa.
Matalimmat resistiivisyydet jopa <0,001 Ohm-cm
Okmeticilla on laaja valmikoima halkaisijaltaan 150-200mm matala- ja mediumresistiivisiä kiekkoja tehopuolijohteiden tarpeisiin. Kiekkoparametrit ovat vapaasti määriteltävissä asiakkaan tarpeiden mukaan. Matalimmat saavutettavissa olevat resistiivisyydet ovat <0,001 Ohm-cm. Seosaineita ovat antimoni, fosfori, arseeni ja boori. Kideorientaatiot ovat joko <100>, <110> tai <111>. Kiekkopaksuudet ovat 380 ja >1150 µm välillä ja taustakäsittely voi olla syövytys, polyback, LTO tai kiillotus.
Okmeticin matalaresistiiviset kiekot ja etenkin punaisella fosforilla seostetut kiekot mahdollistavat asiakkaiden valmistaa virheettömän epitaksiaalikerroksen erittäin matalilla metalliepäpuhtaustasoilla, mikä puolestaan johtaan laitteen parempaan suorituskykyyn.
A-MCz®-kiteenkasvatusmentelmä hyödyllinen IGBT-sovelluksille
Okmeticin edistyneellä A-MCz®-kiteenkasvatusmenetelmällä valmistetuilla mediumresistiivisillä kiekoilla on erinomainen suorituskyky ja ne ovat todella kustannustehokkaita verrattuna FZ-kiteenkasvatusmenetelmällä valmistettuihin kiekkoihin. A-MCz®-kiekkomme ovat myös lisänneet asiakkaidemme prosessien saantoja, sillä niiden parempi hilakestävyys vähentää kiekkojen sijoiltaanmenoa ja rikkoutumista ja lisäksi niiden mikropintavirheiden määrä on erittäin pieni. Hapen atomien lämpötilariippuvan varaustilan vaikutukset (donor generation) sekä erkaantumiskäyttäytyminen voidaan myös ottaa huomioon happitasoja säätämällä.
Erittäin matalahappisen A-MCz®-kiteenkasvatusmenetelmän hyödyt:
- Parempi dislokaatio- ja säteilyvahvuus verrattuna FZ-menetelmään.
- Erittäin matala happitaso on mahdollinen.
- Ei bulkin hilavirheitä, kuten hapen erkaumia.
- Erinomainen vaihtoehto korkeajännitteisiin sovelluksiin kuten IGBT.
Edistyneet tehopuolijohdealustat: SOI-kiekot ja kiekot GaN-on-Si-sovelluksiin
Okmetic on toimittanut bondattuja SOI-kiekkoja tehopuolijohdesovelluksiin vuodesta 2015 lähtien. Niiden on todettu tuovan lisäarvoa korkeajännittesovelluksille, jotka vaativat tehokasta trench-eristystä. Näihin sovelluksin kuuluu porttiohjaimet kuten teho-MOSFET sekä sulautetut teknologiat kuten smart power / lateraalit korkeajännite- ja BCD-sovellukset.
Okmetic on ollut eturintamassa kehittämässä piikiekkoja, jotka vastaavat tehopuolijohdevalmistajien vaativiin prosessitarpeisiin galliumnitridikerroksia (GaN) kasvatettaessa. Erilaiset kiekko-ominaisuudet määrittävät, miten piikiekot käyttäytyvät GaN-epitaksiaaliprosessissa. Okmeticin kokemus mahdollistaa vaativan GaN-epitaksiaaliprosessin olosuhteet kestävien piikiekkojen valmistuksen. Piipohjaisten Gan-on-Si-alustojen suosio on kasvussa, sillä ne tarjoavat kustannustehokkaan alustan korkeajännitteisille tehopuolijohdesovelluksille haastaen laajasti käytössä olevat piikarbidipohjaiset GaN-on-Sic-alustat. Piikiekkojen etu piikarbidikiekkoihin nähden on se, että piikiekot ovat saatavilla 200mm koossa. Okmetic on lisäksi kehittänyt korkearesistiivisiä RF GaN Substrate -kiekkoja GaN-on-Si-sovelluksiin.
Entistä kehittyneempiä ratkaisuja voidaan saavuttaa hyödyntämällä SOI-kiekkoja GaN-on-Si-alustana esimerkiksi valmistettaessa uusia HEMT-sovelluksia (High-Electron-Mobility Transistor). Röntgendiffraktion perusteella SOI-kiekoille kasvatettujen GaN-kerrosten rasitus on matalampi ja kidelaatu korkeampi kuin peruspiikiekoille kasvatettujen GaN-kerrosten. Haudattu oksidikerros SOI-kiekon aktiivikerroksen alla vähentää parasiittista johtavuutta ja yhdistettäessä trench-eristykseen mahdollistaa monoliittisen integraation tehopuolijohde- ja logiikkaosioiden välillä. Tämä taas puolestaan johtaa pienempään puolijohdesirun kokoon.
SSP- ja DSP-kiekkojen spesifikaatiot tehopuolijohdesovelluksiin
| Kasvatusmenetelmä | Cz, MCz, A-MCz® |
| Halkaisija | 150 mm, 200 mm |
| Kideorientaatio | <100>, <110>, <111> |
| N-tyypin seosaineet | Antimoni, Arseeni, Fosfori |
| P-tyypin seosaineet | Boori |
| Resistiivisyys | Jopa <0,001 Ohm-cm* *Resistiivisyysvalikoima vaihtelee seosaineen ja orientaation mukaan |
| SSP-kiekon paksuus | 200 mm: 550 – 1150 µm* 150 mm: 400 – 1150 µm *Muut paksuudet mahdollisia tietyillä rajoituksilla |
| DSP-kiekon paksuus | 200 mm: 380 – 1150 µm* 150 mm: 380 – >1150 µm *Muut paksuudet mahdollisia tietyillä rajoituksilla |
| SSP-kiekon taustakäsittely | Syövytetty, Polyback, LTO |
SOI-kiekkojen spesifikaatiot tehopuolijohdesovelluksiin
| Kasvatusmenetelmä | Cz, MCz, A-MCz® |
| Halkaisija | 150mm, 200mm |
| Kideorientaatio | <100>, <110>, <111> |
| N-tyypin seosaineet | Fosfori |
| P-tyypin seosaineet | Boori |
| Resistiivisyys | Jopa < 0,001 Ohm-cm* *Resistiivisyysvalikoima vaihtelee seosaineen ja orientaation mukaan |
| Aktiivikerroksen paksuus | 1 μm ja > 200 μm välillä Toleranssi ±0,5 μm (BSOI), ±0,3 μm (0.3 SOI), ±0,1 μm (E-SOI®) |
| Oksidikerroksen paksuus | 0,3 μm ja 4 μm välillä, tyypillisesti 0,5 μm ja 2 μm välillä Tyyppi: terminen oksidi |
| Alustakerroksen paksuus | 300 μm ja 950 μm välillä, 200 mm: tyypillisesti 725 μm 150 mm: tyypillisesti 675 μm Toleranssi ±5 µm (±3 µm vaativiin sovelluksiin) |
| Taustakäsittely | Kiillotettu tai syövytetty |
| TTV | <1 µm |
| Orientaatiotarkkuus | ±0.2° (±0.1° vaativiin sovelluksiin) |
