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Siliziumcarbid (SiC) hat sich zu einem strategischen Material für die Leistungselektronik der nächsten Generation und für fortgeschrittene Halbleiterverpackungen entwickelt.SiC-Wafer undSiC-InterposerIn der Semiconductor-Fertigungskette stellen sie grundsätzlich unterschiedliche Konzepte dar.Dieser Artikel klärt ihre Beziehung aus einer Materialwissenschaft, Fertigung und Systemintegrationsperspektive und erklärt, warum nur eine kleine Teilmenge von SiC-Wafern die Anforderungen auf Interposer-Ebene erfüllen kann.

1SiC Wafer: Das Material Fundament

Ein SiC-Wafer ist ein kristallines Substrat aus Siliziumcarbid, das typischerweise durch physisches Dampftransport (PVT) -Kristallwachstum und anschließendes Schneiden, Schleifen und Polieren erzeugt wird.

Zu den Hauptmerkmalen von SiC-Wafern gehören:

• Kristallpolytyp: 4H-SiC, 6H-SiC oder halbisolierendes SiC

• Typische Durchmesser: 4 Zoll, 6 Zoll und neue 8-Zoll-Formate

• Hauptsächlicher Leistungsfokus:

  • Elektrische Eigenschaften (Trägerkonzentration, Widerstand)

  • Defektdichte (Mikropipen, Verrutschungen der Basalebene)

  • Eignung für das epitaxiale Wachstum

SiC-Wafer sind traditionell für die Herstellung aktiver Geräte optimiert, insbesondere in Leistungs-MOSFETs, Schottky-Dioden und HF-Geräten.

In diesem Zusammenhang dient die Wafer als elektronisches Material, bei dem elektrische Einheitlichkeit und Fehlerkontrolle die Designprioritäten dominieren.

2. SiC-Interposer: Funktionale Struktur auf Verpackungsebene

Ein SiC-Interposer ist kein Rohstoff, sondern eine hochentwickelte Strukturkomponente, die ausvonEine SiC-Wafer.

Ihre Rolle ist grundsätzlich unterschiedlich:

• Es fungiert als mechanische Unterstützung, elektrische Umverteilungsschicht und Wärmeleitungspfad

• Es ermöglicht fortschrittliche Verpackungsarchitekturen wie 2.5D und heterogene Integration

• Es muss folgende Anforderungen erfüllen:

  • mit einer Breite von mehr als 20 mm,

  • Feinschall-Umverteilungsschichten (RDL)

  • Multi-Chip- und HBM-Integration

Aus Systemperspektive ist der Zwischenspeicher ein thermo­mechanisches Rückgrat, kein aktives Halbleitergerät.

3. Warum SiC-Wafer nicht automatisch SiC-Interposer bedeutet

Obwohl SiC-Interposer aus SiC-Wafer hergestellt werden, sind dieLeistungskriterien unterscheiden sich radikal.

Viele SiC-Wafer, die elektrisch gut funktionieren, erfüllen nicht die mechanische Flachheit, Spannungsverträglichkeit und Prozesskompatibilität, die für die Herstellung von Interposern erforderlich sind.

4Die Umwandlung der Fertigung: Von Wafer zu Interposer

Die Umwandlung einer SiC-Wafer in einen SiC-Interposer beinhaltet mehrere fortgeschrittene Prozesse:

• Waferverdünnen auf 100 ‰ 300 μm oder weniger

• Hohe Abmessung durch Formation (Laserbohrung oder Plasma-Essung)

• Doppelseitiges Polieren (DSP) für eine extrem geringe Oberflächenrauheit

• Metallisierung und Durchfüllung

• Herstellung von Umverteilungsschichten (RDL)

Jeder Schritt verstärkt bereits bestehende Waferunvollkommenheiten.

Dies erklärt, warum die meisten im Handel erhältlichen SiC-Wafer nicht direkt als Zwischenspeicher verwendet werden können.

5Warum SiC trotz der Herausforderungen attraktiv für Interpreten ist

Trotz der höheren Kosten und der Schwierigkeiten bei der Verarbeitung bietet SiC überzeugende Vorteile gegenüber Silizium-Interposern:

• Wärmeleitfähigkeit: ~370~490 W/m·K (gegenüber ~150 W/m·K für Silizium)

• Hoher Elastizitätsmodul, der die mechanische Stabilität bei thermischem Zyklus ermöglicht

• Ausgezeichnete Zuverlässigkeit bei hohen Temperaturen, entscheidend für leistungsstarke Pakete

Bei GPU-Systemen, KI-Beschleunigern und Power-Modulen ermöglichen diese Eigenschaften dem Interposer, nicht nur als elektrische Brücke, sondern auch als aktive Wärmemanagement-Schicht zu funktionieren.

6Ein konzeptioneller Unterschied, den Ingenieure sich merken sollten.

Ein nützliches mentales Modell ist:

SiC-Wafer = elektronisches Material
SiC-Interposer = Strukturkomponente auf Systemebene

Sie sind durch die Herstellung verbunden, aber durch Funktion, Spezifikation und Designphilosophie getrennt.

7Schlussfolgerung.

Die Beziehung zwischen SiC-Wafern und SiC-Interposatoren ist eher hierarchisch als gleichwertig.
Während jeder SiC-Interposer aus einem SiC-Wafer stammt, können nur Wafer mit streng kontrollierten mechanischen, thermischen und Oberflächen-Eigenschaften die Herstellung auf Interposer-Ebene unterstützen.

Da fortschrittliche Verpackungen zunehmend die thermische Leistung neben der elektrischen Integration vorziehen,SiC-Interposatoren stellen eine natürliche Evolution dar, die jedoch eine neue Klasse der Wafertechnik erfordert, unterscheidet sich von herkömmlichen Unterlagen für Leistungseinrichtungen.