Galliumnitrid auf 300 mm

Infineon fertigt Leistungshalbleiter effizienter

Auch wenn sich in unserem Themenfeld vieles oder nahezu alles auf die Siliziumchips konzentriert, so kommen die meisten Menschen in ihrem alltäglichen Umfeld ohne Leistungshalbleiter nicht mehr weit – sei es im E-Auto, diversen Netzteilen, Solarwechselrichter und vielem mehr. Die Leistungshalbleiter werden in Siliziumkarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) gefertigt und entsprechend konzentrieren sich Firmen, die solche Bauteile fertigen, auf diese beiden Entwicklungszweige.

Eine Parallele zwischen der Silizium- und SiC/GaN-Welt besteht in der Fertigung: Je größer der Wafer, auf dem die Elemente belichtet werden, desto effizienter ist die Fertigung, da hier die Fläche eine wichtige Rolle spielt. Infineon verkündet nun, dass man in seiner "Power-Fab" in Villach (Österreich) eine Pilotlinie aufgebaut hat, die GaN-Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm verwendet. Einem Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm bietet eine um den Faktor 2,25 höhere Fläche. Pro Prozessschritt kann also 2,25 Mal mehr Fläche bearbeitet werden und selbst die Ausbeute fällt höher aus.

Infineon greift in der Entwicklung der Pilotlinie für GaN auf 300-mm-Wafer auf eigene Erfahrungen zurück, denn man betreibt auch Silizium-Fertigungslinien mit 200 und 300 mm. Beim Silizium ist die Umstellung auf 300 mm weitestgehend abgeschlossen für die meisten Halbleiterhersteller. Silizium und GaN sind in der Fertigung recht ähnlich veranlagt, was in der Umstellung von 200 auf 300 mm für die GaN-Fertigung hilft.

Nun gilt es für Infineon die Pilotlinie in die Massenproduktion zu überführen – die Nachfrage am Markt muss jedoch stimmen und hier gibt es aktuell ein paar Fragezeichen. Die Nachfrage bei den E-Autos läuft eher schleppend und auch die weltweite Gesamtkonjunktur zeichnet sich nicht nur durch positive Vorzeichen aus. Insofern wird es noch etwas dauern, bis Infineon eines seiner Werke für die GaN-Fertigung auf Wafer mit 300 mm umstellt.

Schon seit Jahren im Gespräch ist eine Umstellung auf 450-mm-Wafer in der Halbleiterfertigung. Dies gestaltet sich allerdings nicht ganz so einfach, da hier ein bestehendes und weltweit etabliertes 300-mm-Ökosystem ersetzt werden soll. Dies beginnt bereits bei der untersten Ebene der Zuliefererkette und endet mit der eigentlichen Belichtung und Verarbeitung der Chips. Die Infrastruktur in den Fabs, die Transportboxen und vieles im Handling sind ebenfalls auf 300 mm ausgelegt.