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Le carbure de silicium (SiC) est devenu un matériau stratégique pour l'électronique de puissance de nouvelle génération et les emballages de semi-conducteurs avancés.Wafer au SiC etL'interposant SiCsont souvent utilisés de manière interchangeable dans les discussions non spécialisées, ils représentent des concepts fondamentalement différents dans la chaîne de fabrication des semi-conducteurs.Cet article éclaire leur relation à partir d'une science des matériaux, la fabrication et l'intégration des systèmes, et explique pourquoi seul un petit sous-ensemble de plaquettes SiC peut répondre aux exigences au niveau des interposants.

1SiC Wafer: La fondation du matériau

Une gaufre SiC est un substrat cristallin en carbure de silicium, généralement produit par la croissance cristalline du transport de vapeur physique (PVT) et la découpe, le broyage et le polissage ultérieurs.

Les principales caractéristiques des plaquettes SiC sont les suivantes:

• Polytype de cristal: 4H-SiC, 6H-SiC ou SiC semi-isolant

• Diamètres typiques: 4 pouces, 6 pouces et nouveaux formats de 8 pouces

• Principalement axé sur les performances:

  • Propriétés électriques (concentration du support, résistivité)

  • Densité des défauts (micropipes, dislocations du plan basal)

  • Convient à la croissance épitaxienne

Les plaquettes SiC sont traditionnellement optimisées pour la fabrication de dispositifs actifs, en particulier dans les MOSFET de puissance, les diodes Schottky et les dispositifs RF.

Dans ce contexte, la plaque sert de matériau électronique, où l'uniformité électrique et le contrôle des défauts dominent les priorités de conception.

2SiC Interposer: une structure fonctionnelle au niveau de l'emballage

Un interposant SiC n'est pas une matière première mais un composant structurel hautementdeune galette SiC.

Son rôle est fondamentalement différent:

• Il agit comme un support mécanique, une couche de redistribution électrique et une voie de conduction thermique

• Il permet des architectures d'emballage avancées telles que 2.5D et l'intégration hétérogène

• Il doit accueillir:

  • Les voies à travers le substrat (VTS)

  • Les couches de redistribution à haute résonance (RDL)

  • Intégration multi-puce et HBM

Du point de vue du système, l'interposant est une colonne vertébrale thermo-mécanique, et non un dispositif semi-conducteur actif.

3. Pourquoi “SiC Wafer” ne signifie pas automatiquement “SiC Interposer”

Bien que les interposants SiC soient fabriqués à partir de plaquettes SiC, lesLes critères de performance diffèrent radicalement.

De nombreuses plaquettes SiC qui fonctionnent bien électriquement ne parviennent pas à répondre à la planéité mécanique, à la tolérance au stress et à la compatibilité via-processus requises pour la fabrication des interposants.

4La transformation de la fabrication: de la plaque à l'interposant

La conversion d'une plaque SiC en un interposant SiC implique plusieurs processus avancés:

• Dilution des plaquettes à 100 ‰ 300 μm ou moins

• Ratio d'aspect élevé par formation (perçage au laser ou gravure au plasma)

• Polissage à double face (DSP) pour une rugosité de surface ultra-faible

• Metallisation et remplissage

• Fabrication de couches de redistribution (RDL)

Chaque étape amplifie les imperfections préexistantes des plaquettes. Les défauts acceptables dans les plaquettes de dispositifs peuvent devenir des points d'initiation de défaillance dans les structures interposantes.

Cela explique pourquoi la plupart des plaquettes SiC disponibles dans le commerce ne peuvent pas être directement réutilisées comme interposants.

5Pourquoi le SiC est attrayant pour les interposants malgré les défis

Malgré le coût plus élevé et la difficulté de traitement, le SiC offre des avantages convaincants par rapport aux interposants en silicium:

• Conductivité thermique: ~370~490 W/m·K (contre ~150 W/m·K pour le silicium)

• Module d'élasticité élevé, permettant une stabilité mécanique en cycle thermique

• Excellente fiabilité à haute température, essentielle pour les emballages à forte consommation d'énergie

Pour les systèmes GPU, les accélérateurs d'IA et les modules de puissance, ces propriétés permettent à l'interposant de fonctionner comme une couche de gestion thermique active, et non simplement comme un pont électrique.

6Une distinction conceptuelle que les ingénieurs devraient se rappeler

Un modèle mental utile est:

Wafer SiC = matériau électronique
SiC interposer = composant structurel au niveau du système

Ils sont reliés par la fabrication, mais séparés par la fonction, les spécifications et la philosophie de conception.

7Conclusion

La relation entre les plaquettes SiC et les interposants SiC est hiérarchique plutôt qu'équivalente.
Bien que chaque interposateur SiC provienne d'une plaquette SiC, seules les plaquettes avec des propriétés mécaniques, thermiques et de surface étroitement contrôlées peuvent prendre en charge la fabrication au niveau de l'interposateur.

Comme les emballages avancés privilégient de plus en plus les performances thermiques en plus de l'intégration électrique,Les interposants SiC représentent une évolution naturelle, mais qui exige une nouvelle classe d'ingénierie des wafers, distincts des substrats traditionnels des appareils électriques.