About / Advertise
I all tysthet har uppstartföretaget Kisab utvecklat en ny tillverkningsprocess som ger näst intill felfria kiselkarbidsubstrat. Pilotproduktion på sex tum har startat i Electrumlabbet i Kista och under nästa år ska företaget ta steget till åtta tum.
De gör fantastiska substrat i kiselkarbid med väldigt få defekter, säger en person som inte vill skylta med sitt namn.
Alla jag pratar med är entusiastiska men säger egentligen inte mycket mer än att processen som Kisab håller på att kommersialisera ger wafers med väldigt få defekter till ett lågt pris.
Basplansdislokationer, fel i kristallstrukturen, är ett problem som plågat kiselkarbidbranschen under alla år. Det har visat sig svårt att helt och hållet eliminera dem även om processerna för att tillverka den puck, på fackspråk kallat boule, som sedan skivas upp i wafers, sakta blivit bättre.
Dessutom försöker man isolera de som är kvar med ett spärrskikt mellan wafern och epitaxiskikten som läggs ovanpå. Trots det har de en förmåga att ta sig igenom och förstöra komponenten. I värsta fall händer det först efter en tids användning.
Färre fel ger bättre yield och dessutom möjligheten att göra komponenter med större yta.
Enorma belopp har plöjts ned för att lösa problemet och idag har man kommit så långt att sextumsskivor är standard i kommersiell produktion, med åtta tum hack i häl. Den svårbemästrade tekniken har gjort att tillverkarna är få samtidigt som elektrifieringen ökar efterfrågan snabbt på kraftkomponenter i kiselkarbid.
Dessutom har defekterna gjort att man hållit sig till komponenter med liten yta samtidigt som man begränsat strömmarna och spänningarna för att få en rimlig yield.
Kiselkarbid i Stockholm AB, eller Kisab, har därför en gyllene chans om företagets disruptiva tillverkningsmetod håller måttet.
Namnet till trots har företaget rötterna i Linköping där universitetet forskat på kiselkarbid under många decennier. Bland annat har arbetet lagt grunden till den process som används av ST Microelectronics (före detta Norstel) för att tillverka kiselkarbidsubstrat i fabriken i Norrköping.
Medan Norstel grundades år 2005 är Kisab betydligt yngre. Företaget grundades så sent som 2017 men har kommit långt med att kommersialisera en annan tillverkningsmetod än den ST använder. Kisabs metod baseras på forskning som professor Rositsa Yakimova – expert på kristalltillväxt – och hennes grupp på Linköpings universitet arbetat med under många år.
Metoden kallad Fast Sublimation Growth Process – Monocrystalline eller FSGP-M och ger enligt Kisab princip inga basplansdislokationer på en sextumsskiva.
Den korta förklaringen är att tillväxten sker från en plan yta som inte ändrar form under tillväxtprocessen. Därmed bildas det ytterst få basplansdislokationer och det skapas inte heller några interna spänningar i pucken.
Dessutom är processen energisnål och snabb. Enligt Kisab handlar det om halva energiförbrukningen samtidigt som det går fyra gånger så snabbt.
Som grädde på moset är det tekniskt möjligt att bygga om existerande pulverbaserade reaktorer till Kisabs metod med snabb sublimering.
Företaget har idag en teoretisk kapacitet att tillverka 18 000 sex- eller åttatumsskivor per år i Electrumlabbet i Kista i en process som är helautomatiserad och kan köras dygnet runt. Den går att bygga ut till 56 000 skivor per år genom att addera fler reaktorer.
Än så länge handlar det dock om mindre volymer sextumsskivor till kunder som använder dem i kraftelektroniktillämpningar och för utvärdering.
 Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen.Prenumerera kostnadsfritt! |
Planen är att gå upp till åttatumsskivor under första kvartalet nästa år.
Företaget, som är ett dotterbolag till japanska El-Seed, tog in närmare 80 miljoner kronor i början av september. Bland övriga ägare finns statliga Industrifonden och Ikeakoncernen via Ingka Greentech.
Många typer av felPrecis som namnet avslöjar består kiselkarbid av kisel- och kolatomer som kopplas samman på olika sätt beroende på vilka egenskaper som eftersträvas.
För kraftkomponenter har 4H (samma antal kubiska och hexagonala kopplingar) blivit standard. Det beror på att materialet då har samma mobilitet i horisontell och vertikal led. Skivor i kiselkarbid har betydligt fler fel i kristallgittret än motsvarande i rent kisel. Vissa fel är rent kosmetiska medan andra är förstörande och leder till att komponenter som hamnar just där inte fungerar. I värsta fall sker det dessutom efter en tids användning. Det här har lett till att komponenterna sällan är större än en halv kvadratcentimeter för att ett rimligt antal ska fungera. För att krångla till det ytterligare är olika komponenter olika känsliga. Från dioder över MOSFET:ar till bipolära transistorer, som är känsligast. För en sextumsskiva av typen 4H polytype och 4° orientering som är färdig att belägga med epitaxiskikt uppfyller Kisabs material följande specifikation: Mekaniska egenskaper Defekter |
