В последние годы, благодаря корректировке национальной политики, полупроводниковая промышленность стремительно развивается, а масштабы ее производства значительно расширяются. В то же время, оборудование для производства полупроводников постоянно совершенствуется, становясь все более точным и сложным.
Благодаря своим преимуществам, включая высокую твердость, высокий модуль упругости, превосходную износостойкость, высокую изоляционную способность, высокую коррозионную стойкость и низкое тепловое расширение, керамика может использоваться в качестве компонентов для полупроводникового оборудования, такого как полировальные машины для кремниевых пластин, оборудование для термообработки (например, системы эпитаксии, окисления и диффузии), литографические машины, оборудование для осаждения, оборудование для травления полупроводников и ионные имплантаторы. Поэтому исследования и разработки, а также производство прецизионных керамических компонентов напрямую влияют на развитие полупроводниковой промышленности, и требования к технологиям их получения становятся все более жесткими.
Ввиду их роли и важности в полупроводниковом оборудовании, промышленные керамические компоненты должны соответствовать строгим требованиям для промышленного внедрения в полупроводниковой отрасли по следующим трем аспектам:
Характеристики промышленных керамических материалов:Оно должно соответствовать комплексным требованиям к эксплуатационным характеристикам полупроводникового оборудования в отношении материалов, обладающих механическими свойствами, термостойкостью, диэлектрическими свойствами, кислото- и щелочестойкостью, а также устойчивостью к плазменной коррозии.
Высокоточная механическая обработка твердых, хрупких и труднообрабатываемых материалов: Промышленные керамические материалыКерамические компоненты относятся к твердым, хрупким и труднообрабатываемым материалам. Полупроводниковое оборудование требует высокой точности компонентов, и механическая обработка всегда была одним из узких мест в применении керамических компонентов в полупроводниковом оборудовании.
Обработка поверхности переработанных новых изделий:В связи с тем, что керамические компоненты в полупроводниковом оборудовании обычно плотно прилегают к подложке, а некоторые даже непосредственно контактируют с ней, контроль за поверхностными ионами и частицами металлов является чрезвычайно строгим. Обработка поверхности после производства является одной из ключевых технологий для применения керамических компонентов в полупроводниковом оборудовании.
К полупроводниковой керамике относятся оксид алюминия, нитрид кремния, нитрид алюминия, карбид кремния и др. В полупроводниковом оборудовании на долю прецизионной керамики приходится около 16%.В полупроводниковой промышленности используются различные типы промышленных керамических материалов, каждый из которых обладает уникальными свойствами и областями применения. Ниже перечислены распространенные промышленные керамические материалы, их характеристики и области применения:
Функции:
Высокая твердость и высокая износостойкость.
Отличные теплоизоляционные характеристики.
Высокая термостойкость (температура плавления приблизительно 2050 ℃).
Обладает хорошей химической стабильностью и коррозионной стойкостью.
Области применения:
Вафельная лодка
Изолированные компоненты.
Полировальная подушка для химико-механической полировки (CMP).
Субстрат для инкапсуляции
2. Нитрид алюминия (АльН)
Функции:
Высокая теплопроводность (приблизительно 170–200 Вт/м·К).
Низкий коэффициент теплового расширения (близок к коэффициенту теплового расширения кремния).
Отличная электроизоляция.
Высокая термостойкость и устойчивость к термическим ударам.
Области применения:
Полупроводниковый корпус, подложка
Радиатор и теплоотвод
Мощные электронные устройства
Нагреватель для оборудования для осаждения тонких пленок
3. Карбид кремния (SiC)
Функции:
Чрезвычайно высокая твердость (твердость по шкале Мооса 9,2).
Превосходная термостойкость (температура плавления около 2700 °C).
Высокая теплопроводность (приблизительно 120–200 Вт/м·К).
Коррозионная стойкость и износостойкость.
Области применения:
Компоненты травильного оборудования
Высокотемпературный нагреватель
Полупроводниковая пластина в форме лодки
Подложка для мощных электронных устройств
4. Нитрид кремния (Си₃N₄)
Функции:
Высокая прочность и высокая ударная вязкость.
Высокая термостойкость (температура плавления около 1900℃).
Превосходная устойчивость к термическим ударам.
Коррозионная стойкость и износостойкость.
Области применения:
Высокотемпературные конструкционные элементы
Носители в оборудовании для производства полупроводников
Материалы для терморегулирования
Высоконадежные упаковочные материалы
Эти промышленные керамические материалы играют ключевую роль в производстве полупроводников, отвечая требованиям высокой точности, надежности и производительности, а также способствуя развитию полупроводниковых технологий.
