Керамика из оксида алюминия - невидимый краеугольный камень в производстве полупроводников
В эпоху, когда полупроводниковая технология переходит на процессы ниже 3 нм,керамика из оксида алюминия(Эл₂O₃ керамика) стала ключевым материалом, поддерживающим точную работу полупроводникового оборудования, благодаря своей высокой чистоте, превосходной изоляции, стойкости к высоким температурам и химической стабильности. От производства чипов до упаковки и тестирования, алюмооксидная керамика, как "невидимый краеугольный камень", является движущей силой непрерывной инновации полупроводниковой промышленности.
1.Основные области применения алюмооксидной керамики в производстве полупроводников
⑴ Ключевые компоненты оборудования для производства микросхем
Оборудование для травления и осаждения:В процессах плазменного травления и осаждения тонких пленок (ССЗ/ПВД),керамика из оксида алюминияиспользуются для изготовления электростатических патронов (ЭСП), газораспределительных пластин и облицовок камер. Их стойкость к плазменной коррозии (например, к Кл₂, CF₄) и сверхвысокая плоскостность (шероховатость поверхности Ра ≤ 0,01 мкм) обеспечивают точность и стабильность обработки пластин.
Технология литографии:Керамика из оксида алюминияиспользуются в структуре поддержки маски литографических машин с экстремальным ультрафиолетом (ЭУФ). Его низкий коэффициент теплового расширения (8,2×10⁻⁶/℃) снижает тепловой дрейф, обеспечивая точность литографии на уровне нанометров.
⑵ Процессы упаковки и тестирования
Подложки для корпусирования интегральных схем:Многослойныйкерамика на основе оксида алюминияПодложки используются в силовых модулях, таких как БТИЗ и МОП-транзистор, сочетая в себе функции изоляции (объемное сопротивление 10¹⁴ Ом·см) и рассеивания тепла (теплопроводность 25 Вт/(м·К)). Их коэффициент теплового расширения соответствует коэффициенту теплового расширения кремниевых чипов, что снижает термическую нагрузку.
Химико-механическая полировка (ХМП):Шероховатость поверхностикерамика на основе оксида алюминияПолировку пластин можно контролировать в пределах 0,5 нм, что значительно улучшает однородность планаризации пластин и снижает дефекты "dishingddhhh.
2. Технические прорывы: от модификации материалов до инноваций в процессах
⑴ Высокая чистота и наноструктурирование
Группа из Шанхайского института микросистем и информационных технологий Китайской академии наук недавно разработала монокристаллические алюмооксидные диэлектрические материалы затвора. Эти материалы могут эффективно предотвращать утечку тока даже при толщине всего 1 нанометр, предоставляя новое решение для маломощных чипов. Кроме того, нано-керамика из оксида алюминия(размер зерна <200 нм), полученные золь-гель методом, демонстрируют прочность на изгиб 350 МПа, что на 50% выше, чем у традиционных материалов.
⑵ Композитный и функциональный дизайн
Стойкость к плазменной коррозии:Композитная керамика на основе иттрий-алюминия, легированная редкоземельными элементами с высокой энтропией, продлевает срок службы деталей травильного оборудования более чем в 10 раз.
Интеллектуальная интеграция:Например, компания Цзифэн Технологии внедрила графен вкерамика из оксида алюминия, что увеличивает теплопроводность до 200 Вт/(м·К), что делает его пригодным для модулей рассеивания тепла в базовых станциях 5G.
3. Перспективы рынка и процесс локализации
⑴ Рост мирового рынка
В 2023 году объем мирового рынкакерамика на основе оксида алюминияКомпоненты для полупроводников достигли 7,2 млрд долларов США, что составляет 45% прецизионных керамических компонентов. Ожидается, что объем рынка, обусловленный спросом со стороны ИИ, 5G и других областей, превысит 10 млрд юаней к 2025 году, а доля Китая на рынке, по прогнозам, вырастет с 30% до 35%.
⑵ Прорывы в локализации
Уровень самообеспеченности Китая высокочистымкерамика из оксида алюминия(чистота ≥99,9%) превысила 80%. Такие предприятия, как Юньсин Промышленный Керамика, расширяют производственные мощности, планируя годовой выпуск 300 тонн высокочистого порошка. На политическом уровне Руководство по развитию промышленности новых материалов указало высокопроизводительную алюмооксидную керамику в качестве ключевого направления исследований, стремясь к достижению уровня локализации более 85% для ключевого оборудования к 2026 году.
4. Будущие тенденции: зеленое производство и новые сценарии
Низкоуглеродные процессы:Технология низкотемпературного совместного обжига (LTCC) снижает потребление энергии на 25%, а микроволновое спекание сокращает выбросы углерода на 30%.
Новые приложения:Огромный потенциал существует в таких сценариях, как уплотнения водородных топливных элементов, керамические детали, напечатанные на 3D-принтере (с точностью 0,1 мм) и гетеропереходные пластины-носители фотоэлектрических элементов.