Le prix de l'innovation Georg Waeber 2023 décerné à la caractérisation des défauts des plaquettes de silicium basée sur la topographie par rayons X
Une équipe inter-organisationnelle de Rigaku SE et de Fraunhofer IISB a mis au point une nouvelle méthode de caractérisation des matériaux semi-conducteurs dans leur Centre d'expertise pour la topographie par rayons X, exploité conjointement à Erlangen, en Allemagne. Ils ont réussi non seulement à développer un système de topographie par rayons X prêt pour l'industrie, mais aussi à utiliser des algorithmes de détection et de quantification des défauts, ce qui leur a permis de mettre au point une méthode de caractérisation des matériaux unique au monde pour les plaquettes de carbure de silicium (SiC). Le carbure de silicium est un excellent semi-conducteur pour des domaines d'application tels que la mobilité et les transports électriques, l'approvisionnement en énergie durable, les infrastructures industrielles, les capteurs et les technologies quantiques, même dans des conditions de fonctionnement difficiles. Kranert et Reimann du Fraunhofer IISB et le Dr. Hippler, directeur général de Rigaku Europe SE, ont remporté le prix de l'innovation Georg Waeber 2023 décerné par le Förderkreis für die Mikroelektronik e.V. (Société pour la promotion de la microélectronique) en tant que représentants de l'ensemble de l'équipe de recherche.
Vue de l'outil Rigaku XRTmicron avec une carte des défauts animée pour présenter le processus de métrologie non destructif à grande vitesse sur toute la surface de la tranche de silicium.
© Elisabeth Iglhaut / Fraunhofer IISB
Pionnier de la caractérisation holistique des défauts des matériaux par topographie à rayons X
En 2021, Rigaku SE et Fraunhofer IISB ont fondé le Centre d'expertise pour la topographie par rayons X, un laboratoire commun situé au siège de l'IISB à Erlangen, en Allemagne. L'équipe interorganisationnelle y a mis au point une nouvelle métrologie non destructive, robuste, fiable, à haut débit et donc capable de détecter rapidement tous les défauts cristallographiques pertinents dans les substrats de SiC. Pour la première fois dans le monde, cette innovation a réalisé l'approche holistique de la mise en place du dispositif de mesure, c'est-à-dire l'outil de topographie par rayons X (XRT), ainsi que la formulation de routines de mesure et d'analyse appropriées qui répondent spécifiquement aux exigences de l'industrie en matière de rapidité, de fiabilité et de précision. Le processus de développement a été soutenu par une validation scientifique rigoureuse des résultats, un facteur crucial pour l'acceptation d'une nouvelle approche dans l'industrie.
Jusqu'à présent, il n'existait pas de métrologie industrielle pour les premiers stades de la fabrication des composants électroniques de puissance en SiC, en particulier au niveau du substrat ou du cristal (communément appelé "puck"). Grâce à cette avancée dans l'inspection des substrats SiC, il n'est plus nécessaire, par exemple, de procéder à une gravure destructive des défauts et de jeter les substrats semi-conducteurs pour les caractériser, comme c'est souvent le cas à l'heure actuelle. Par conséquent, la métrologie XRT développée est supérieure à ces méthodes de caractérisation des substrats employées dans l'industrie, ce qui permet de réaliser des économies substantielles.
En fait, cette technologie, mise au point en Allemagne, offre tout ce qui est nécessaire pour devenir la norme industrielle en matière de spécification et de contrôle de la qualité des substrats dans la production, ainsi que pour les fabricants de substrats et de dispositifs de R&D dans le monde entier. Le succès de cette innovation conjointe est illustré de manière frappante par la nouvelle activité que Rigaku a établie avec succès en moins de deux ans. Aujourd'hui, l'entreprise japonaise est le premier fournisseur mondial d'outils XRT pour la fabrication de substrats et de dispositifs SiC.
Michael Hippler, directeur général de Rigaku Europe SE, et Christian Kranert et Christian Reimann, tous deux chefs de groupe au sein du département Matériaux du Fraunhofer IISB, ont été les principaux artisans de cette approche métrologique innovante. Les scientifiques ont donc été sélectionnés pour le prix de l'innovation Georg Waeber 2023 par le Förderkreis für die Mikroelektronik e.V. (Société de promotion de la microélectronique). Le Förderkreis est une association regroupant des entreprises industrielles, deux instituts Fraunhofer, quatre chaires de l'université d'Erlangen-Nuremberg et la chambre de commerce et d'industrie de Nuremberg. L'objectif principal est de favoriser un échange harmonieux entre la science et l'industrie, ce qui se traduit par le prix de l'innovation Georg Waeber. Ce prix est décerné chaque année pour des réalisations scientifiques exceptionnelles et met fortement l'accent sur l'avancement des connaissances en microélectronique et leur application pratique dans l'industrie. Le 25 octobre 2023, les docteurs Hippler, Reimann et Kranert ont reçu le prix lors d'une cérémonie au Fraunhofer IISB à Erlangen.
Ouvrir la voie à la prochaine génération d'électronique de puissance SiC
Les dispositifs semi-conducteurs SiC jouent un rôle essentiel dans l'industrie de l'électronique de puissance. En remplacement de l'électronique de puissance conventionnelle à base de silicium, le SiC a le potentiel d'améliorer l'efficacité énergétique tout en réduisant les coûts des systèmes. Il est utile dans divers domaines d'application, tels que la mobilité et les transports électriques, l'approvisionnement en énergie durable, les infrastructures industrielles, les capteurs et les technologies quantiques, même dans des conditions d'exploitation difficiles. Par conséquent, le traitement de dispositifs de puissance en SiC à faible coût, à haut rendement énergétique et très fiables est une activité essentielle dans le cadre de la tendance mondiale à l'électrification. Les capacités de production de plaquettes de SiC connaissent une croissance significative, ce qui va de pair avec une demande croissante d'inspection et de métrologie des plaquettes dans l'industrie du SiC. En particulier, les fabricants de substrats et de dispositifs de puissance ont besoin d'informations précises sur la qualité des substrats en termes de défauts cristallographiques, leur répartition sur toute la surface de la plaquette et les quantités absolues.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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