다양한 전자 애플리케이션과 고객들을 지원하는 세계적인 반도체 회사인 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 스웨덴 노르셰핑(Norrköping)에 위치한 자사 시설에서 차세대 전력 디바이스로 프로토타입의 200mm(8인치) 실리콘 카바이드(SiC: Silicon-Carbide) 벌크 웨이퍼를 생산했다.
실리콘 카바이드(SiC)는 화합물 반도체 소재로 전기 모빌리티(e-Mobility) 및 산업용 프로세스에서 빠르게 성장 중인 핵심 전력 애플리케이션에서 실리콘보다 탁월한 성능과 효율을 제공하는 고유 특성이 있다. 이를통해 보다 효율적인 전력변환과 더 가볍고 컴팩트한 설계는 물론, 전체 시스템 설계 비용 절감을 달성할 수 있다. ST의 200mm 웨이퍼는 150mm 웨이퍼에 비해 거의 두 배에 달하는 가용면적으로 집적회로를 제조할 수 있으며, 작업칩을 1.8 ~ 1.9배 더 많이 제공한다.
ST의 세계 최초 200mm SiC 웨이퍼는 수율에 미치는 영향과 크리스탈-전위(Crystal-Dislocation) 결함이 최소화돼 품질이 매우 우수하다.
웨이퍼의 낮은 불량율은 ST마이크로일렉트로닉스 실리콘 카바이드(STMicroelectronics Silicon Carbide, 전신인 노스텔(Norstel)을 ST가 2019년 인수)가 개발한 SiC 잉곳(ingot) 성장 기술의 탁월한 노하우와 전문성을 바탕으로 달성되었다. 200mm SiC 기판으로 이행하려면 품질 문제의 해결 외에도, 제조 장비와 전반적인 지원 에코시스템 성능이 한 단계 더 발전해야 한다. ST는 전체 공급망을 포괄하는 기술 파트너들과 협력해 자체 200mm SiC 제조 장비 및 공정 기술을 개발하는 중이다.
ST는 현재 카타니아(이탈리아)와 앙모키오(싱가포르) 팹에 있는 두 개의 150mm 웨이퍼 라인에서 최첨단 STPOWER SiC 제품을 양산하고 있으며, 중국 심천의 백엔드 공장에서 조립 및 테스트를 진행하고 있다. 이번 이정표는 보다 발전되고 비용 효율적인 200mm SiC 양산 체제로 이행하기 위해 ST가 세운 계획의 일환으로 이루어졌다. 이러한 전환 과정은 새로운 SiC 기판 시설을 구축하고, 2024년까지 내부적으로 40% 이상의 SiC 기판을 공급한다는 지속적인 계획에 속한다.
ST 자동차 및 디스크리트 그룹 사장인 마르코 몬티(Marco Monti)는 “200mm SiC 웨이퍼로의 이행은 시스템 및 전기화 전환을 가속화하는 자동차 및 산업용 분야 고객들에게 상당한 이점을 제공하게 된다”며, “제품 생산량이 늘어날수록 규모의 경제를 달성하는 것이 중요하다. 고품질 SiC 기판에서 대규모 프론트엔드 및 백엔드 생산에 이르기까지 제조 체인 전반에 걸쳐 SiC 에코시스템 내부에 강력한 노하우를 구축함으로써, 유연성을 높이고 웨이퍼의 수율과 품질 개선을 보다 효과적으로 제어할 수 있다”고 밝혔다.
