盤(pán)點(diǎn)‖半導(dǎo)體領(lǐng)域氧化鋁陶瓷零部件的多重功能與應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間 | 2025-03-18 13:49 分類 | 粉體應(yīng)用技術(shù) 點(diǎn)擊量 | 992

碳化硅氮化鋁氧化鋁

導(dǎo)讀：將晶圓轉(zhuǎn)化為半導(dǎo)體芯片，它需要經(jīng)歷一系列復(fù)雜的制造過(guò)程，包括氧化、光刻、刻蝕、薄膜沉積、離子注入、金屬布線、電氣檢測(cè)和封裝等，這些步驟需要高度精確的技術(shù)和嚴(yán)格的環(huán)境控制，以確保制造...

將晶圓轉(zhuǎn)化為半導(dǎo)體芯片，它需要經(jīng)歷一系列復(fù)雜的制造過(guò)程，包括氧化、光刻、刻蝕、薄膜沉積、離子注入、金屬布線、電氣檢測(cè)和封裝等，這些步驟需要高度精確的技術(shù)和嚴(yán)格的環(huán)境控制，以確保制造的半導(dǎo)體芯片具有高性能和可靠性。

半導(dǎo)體制造流程簡(jiǎn)圖(來(lái)源：弗若斯特沙利文)

精密陶瓷部件（氧化鋁、氮化鋁、碳化硅等先進(jìn)陶瓷材料經(jīng)精密加工后制備的零部件）在半導(dǎo)體制造設(shè)備中具有不可替代的重要作用，幾乎覆蓋所有半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備。氧化鋁陶瓷便是其中重要的一員，它具有高硬度、高機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的耐磨性和耐高溫性，同時(shí)具備高電阻率和良好的電絕緣性能，能夠在真空、高溫等極端環(huán)境下滿足半導(dǎo)體制造的復(fù)雜性能要求，被廣泛用于各類關(guān)鍵部件。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，用于半導(dǎo)體制造工藝一般采用99.6%或更高純度的氧化鋁。

精細(xì)陶瓷的特征之一便是優(yōu)異的耐等離子性，因此各種精細(xì)陶瓷零部件被用于產(chǎn)生等離子的嚴(yán)酷環(huán)境中（來(lái)源：京瓷）

一、半導(dǎo)體不同制造環(huán)節(jié)中的氧化鋁

1、在刻蝕環(huán)節(jié)，為減少等離子刻蝕過(guò)程中對(duì)晶圓的污染，通常采用耐腐蝕性強(qiáng)的高純氧化鋁涂層或氧化鋁陶瓷作為刻蝕腔體和內(nèi)襯的防護(hù)材料。

刻蝕機(jī)拆解

2、在沉積環(huán)節(jié)，如物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)等先進(jìn)工藝，氧化鋁陶瓷廣泛用于靜電卡盤(pán)、陶瓷加熱器、腔體及其他關(guān)鍵部件，滿足沉積過(guò)程中對(duì)耐熱性和穩(wěn)定性的高要求。

3、在拋光環(huán)節(jié)，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)技術(shù)結(jié)合機(jī)械摩擦與化學(xué)腐蝕，對(duì)設(shè)備提出了低摩擦損耗和耐腐蝕性的高標(biāo)準(zhǔn)。拋光臺(tái)、拋光板、搬運(yùn)臂和真空吸盤(pán)等關(guān)鍵部件均采用耐磨性優(yōu)異的氧化鋁陶瓷，確保拋光過(guò)程的高效和耐用。

4、此外，在離子注入、氧化擴(kuò)散、退火等設(shè)備中，氧化鋁陶瓷同樣被廣泛應(yīng)用，憑借其優(yōu)異的耐熱性和電絕緣性，為半導(dǎo)體制造提供重要支持。

二、半導(dǎo)體裝備中的氧化鋁產(chǎn)品類型

在半導(dǎo)體設(shè)備中，這些零部件按用途主要分為圓環(huán)圓筒類、氣流導(dǎo)向類、承重固定類、手抓墊片類、模塊類等。下文一起來(lái)盤(pán)點(diǎn)一下，具體都有哪些產(chǎn)品。

1、圓環(huán)圓筒類

主要包括摩爾環(huán)、保護(hù)環(huán)、邊緣環(huán)、聚焦環(huán)、防護(hù)罩、接地卡環(huán)、內(nèi)襯、保溫筒、熱電偶保護(hù)管等產(chǎn)品。

①摩爾環(huán)。用于薄膜沉積設(shè)備，起到增強(qiáng)氣體導(dǎo)向，絕緣和腐蝕的作用。

②保護(hù)環(huán)。用于沉積、刻蝕設(shè)備，保護(hù)靜電卡盤(pán)，陶瓷集熱器等關(guān)鍵模組部件。

③邊緣環(huán)。用于沉積、刻蝕設(shè)備，控制等離子體不溢出。

④聚焦環(huán)。用于沉積、刻蝕、離子注入設(shè)備，將腔體內(nèi)的等離子體聚集。

⑤保護(hù)罩。用于用于沉積、刻蝕設(shè)備，密封并吸附工藝殘留物。

耐等離子腐蝕的各種陶瓷環(huán)(來(lái)源：來(lái)源：kyocera）

等離子防護(hù)罩（來(lái)源：來(lái)源：kyocera）

2、氣流導(dǎo)向類

①噴嘴、氣流分配盤(pán)等。用于沉積、刻蝕設(shè)備，引導(dǎo)氣體流向，協(xié)助工藝氣體分布更均勻，且流速穩(wěn)定。

②噴嘴蓋板。用于沉積、刻蝕設(shè)備，噴嘴安裝依附部件，并可以吸附工藝殘留物。

3、承重固定類

①晶圓載臺(tái)。用于沉積、刻蝕設(shè)備，承載晶圓，是靜電卡盤(pán)、陶瓷加熱器的重要零部件。

②起模頂桿。用于各類半導(dǎo)體前道設(shè)備，控制晶圓載腔室內(nèi)的升降。

③軸承導(dǎo)軌。用于沉積、刻蝕設(shè)備，功能是連接、引導(dǎo)設(shè)備機(jī)械運(yùn)動(dòng)方向

④陶瓷帽/螺桿。用于各類半導(dǎo)體前道設(shè)備，替代金屬零部件連接固定。

4、手抓墊片類

①機(jī)械手臂。用于各類半導(dǎo)體前道設(shè)備，在腔室內(nèi)外搬運(yùn)晶圓。

②絕緣片。用于各類半導(dǎo)體前道設(shè)備，防止電流導(dǎo)通。

③散熱片。用于各類半導(dǎo)體前道設(shè)備，設(shè)備零部件冷卻。

氧化鋁空心一體機(jī)械手臂（來(lái)源：asuzac-ceramics）

5、模塊類

模塊類氧化鋁陶瓷零部件主要包括真空吸盤(pán)、靜電卡盤(pán)、陶瓷加熱器、拋光臺(tái)等產(chǎn)品。

①真空吸盤(pán)。用于刻蝕設(shè)備，CMP設(shè)備。吸盤(pán)通過(guò)真空抽氣吸引晶圓并保持其平整度，同時(shí)通過(guò)水路管道控溫，使工藝反應(yīng)效果更優(yōu)。

氧化鋁真空吸盤(pán)（來(lái)源：秋山科技）及其原理示意圖

②靜電吸盤(pán)。用于刻蝕、部分薄膜沉積設(shè)備。靜電吸附晶圓，使完成刻蝕、沉積等工藝反應(yīng)。

靜電吸盤(pán)（來(lái)源：日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社）及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)

氧化鋁真空吸盤(pán)和氧化鋁靜電吸盤(pán)主要用于的是半導(dǎo)體制造固定和搬運(yùn)，想要了解更多關(guān)于它兩的信息，可以點(diǎn)擊相關(guān)閱讀：從原理上看，氧化鋁真空吸盤(pán)和靜電吸盤(pán)在應(yīng)用上有什么區(qū)別？

③陶瓷加熱器。用于沉積、激光退火設(shè)備，承載并使晶圓獲得穩(wěn)定、均勻的工藝溫度計(jì)成膜條件。晶圓加熱盤(pán)，據(jù)說(shuō)氮化鋁陶瓷的材質(zhì)的性能更強(qiáng)。

半導(dǎo)體制造設(shè)備用氮化鋁陶瓷加熱器（來(lái)源：kyocera）

④拋光臺(tái)/板。用于晶圓拋光設(shè)備，需要長(zhǎng)期使用仍能保持良好的表面形態(tài)。

氧化鋁材質(zhì)的晶圓拋光盤(pán)（來(lái)源：kyocera）

半導(dǎo)制造領(lǐng)域的陶瓷部件屬于技術(shù)密集型行業(yè)，下游行業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，因此用戶更傾向于與領(lǐng)先企業(yè)合作。該應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ρ趸X陶瓷部件的加工精密度及性能要求相對(duì)苛刻，例如抗熱、抗腐蝕、耐磨、抗沖擊等，想要在其中分一杯羹苛不容易哦，但如果能在企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)工藝優(yōu)化和市場(chǎng)策略方面做足功課，相信也能在這一領(lǐng)域找到切入點(diǎn)。