"Hård kärnbas" för halvledarutrustning

2026-04-21

Idag, när tillverkningsprocesserna för halvledarprodukter fortsätter att flytta ner till 3nm och 2nm, beror prestandagränserna för halvledarutrustning till stor del på materialets fysiska gränser. Under extrema arbetsförhållanden som vakuum, hög temperatur, stark korrosion och högfrekventa vibrationer har precisionskeramiska komponenter blivit den "hårda basen" för att stödja spånproduktionen på grund av deras utmärkta stabilitet. Enligt industristatistik har värdet av precisionskeramik i halvledarutrustning nått cirka 16%. Från front-end-etsning, tunnfilmsavsättning, fotolitografi till back-end-förpackning och testning, applikationsbredden och -djupet för precisionskeramik expanderar ständigt med processens utveckling.

1. En allroundmaskin från kavitetsskydd till precisionslastbärande

Aluminiumoxid är för närvarande den mest använda och tekniskt mogna oxidkeramen i halvledarutrustning. Dess centrala fördelar är hög hårdhet, hög temperaturbeständighet och utmärkt kemisk stabilitet.

Under plasmaetsningsprocessen utsätts komponenter i kaviteten för allvarlig erosion av halogengaser. Aluminiumoxidkeramik med hög renhet uppvisar extremt stark korrosionsbeständighet. Vanliga applikationer inkluderar etsningskammarfoder, plasmagasdistributionsplattor, gasmunstycken och hållarringar för att hålla wafers. För att ytterligare förbättra prestandan används ofta kall isostatisk pressning och varmpressande sintringsprocesser inom industrin för att säkerställa enhetligheten hos materialets inre mikrostruktur och förhindra kontaminering av skivor orsakad av föroreningsspill.

Dessutom, med utvecklingen av optiska applikationer, fungerar transparent aluminiumoxidkeramik också bra inom området för halvledarobservationsfönster. Jämfört med traditionella kvartsmaterial visar YAG-keramik eller aluminiumoxidkeramik med hög renhet längre livslängd när det gäller motståndskraft mot plasmaerosion, vilket effektivt löser smärtpunkten för att skymma observationsfönstret på grund av erosion, vilket påverkar processövervakningen.

2. Toppprestanda för termisk hantering och elektrostatisk adsorption

Om aluminiumoxid är en "universell" spelare, är aluminiumnitrid en "specialkraft" för scenarier med hög effekt och högt värmeflöde.

Halvledartillverkning är extremt känslig för kontroll av "värme". Den termiska ledningsförmågan hos aluminiumnitridkeramik är vanligtvis 170-230 W/(m·K), vilket är mycket högre än för aluminiumoxid. Ännu viktigare är att dess värmeutvidgningskoefficient i hög grad matchas med enkristallkiselmaterial. Denna egenskap gör aluminiumnitrid till det valda materialet för elektrostatiska chuckar och värmekuddar. Under bearbetningen av 12-tums skivor måste elektrostatiska chuckar adsorbera skivorna ordentligt genom Coulomb-kraft eller Johnson-Laback-effekt, samtidigt som de utför exakt temperaturkontroll. Aluminiumnitridkeramik klarar inte bara högfrekventa och högspänningselektriska fält, utan bibehåller också extremt hög dimensionsstabilitet under snabb temperaturhöjning och kylning, vilket säkerställer att skivan inte förskjuts eller skevs.

Inom området för optisk kommunikation, med den explosiva efterfrågan på 800G och till och med 1,6T optiska höghastighetsmoduler i AI och datacenter, har aluminiumnitrid flerlagers tunna och tjocka filmsubstrat också inlett explosiv tillväxt. Den ger utmärkt värmeavledning och lufttätt skydd vid högfrekvent och höghastighetssignalöverföring, och är ett oumbärligt fysiskt stöd för förpackningsprocessen.

3. Spänstigt stöd för mikrovärlden

Precisionskeramik kritiseras ofta för att vara "spröd", men i halvledar-back-end-processen löser zirkonium detta problem med sin "keramiska stål"-seghet.

Den härdande effekten som produceras av fasomvandlingsprocessen av zirkoniumoxidkeramik ger den extremt hög böjhållfasthet och slitstyrka. Denna egenskap är representerad i den keramiska klyven. Den keramiska klyvkniven är kärnan i trådbindningsprocessen. Under den fram- och återgående stöten flera gånger per sekund kan vanliga material lätt sönderslitas eller slitas. Aluminiumoxid förstärkt av zirkoniumdopning

Materialet har en densitet på upp till 4,3 g/cm³, vilket avsevärt förbättrar livslängden på spetsen på spetsen och säkerställer tillförlitligheten hos guld- eller koppartrådsbindning.

4. Övergången mellan inhemsk substitution och hög rening

Ur ett globalt perspektiv har den avancerade marknaden för precisionskeramik länge dominerats av japanska, amerikanska och europeiska företag. Japanska företags ackumulering av elektroniska keramiska pulver och formningsprocesser gör det möjligt för dem att upprätthålla fördelar i keramiska substrat och fina strukturella delar, medan USA intar en viktig position inom området för högtemperaturstrukturell keramik som kiselkarbid och kiselnitrid.

Det är glädjande att den inhemska precisionskeramikindustrin går igenom ett kritiskt skede från att "komma ikapp" till att "löpa parallellt". När det gäller formningsteknik har processer som tejpgjutning, formsprutning och gelformsprutning blivit mogna. Inom sintringstekniken har inhemsk gastrycksintring (GPS) kiselnitridkeramik brutit igenom den tekniska blockaden och uppnått inhemsk substitution.

För utrustningsingenjörer och inköpspersonal kommer framtida tekniska problem att fokusera på följande tre dimensioner: Den första är ultra high purification , den lokala beredningen av pulver av 5N (99,999%) kvalitet kommer att bli nyckeln till att minska riskerna i leveranskedjan; The second is Functional integration , såsom komplexa integrerade keramiska delar med sensorkanaler och värmeslingor, kommer att ställa högre krav på additiv tillverkning (3D-utskrift) keramisk teknologi; The third is Large size , med 12-tumsprocessens fulla popularitet, är hur man säkerställer deformationskontroll av stora keramiska delar (som sugkoppar över 450 mm) under sintringsprocessen det ultimata uttrycket för processkapacitet.

Slutsats

Avancerad precisionskeramik är inte bara strukturella delar av halvledarutrustning, utan också den kärnvariabel som bestämmer processutbytet. Från skyddet av etsningskaviteten, till temperaturkontrollen av den elektrostatiska chucken, till värmeavledningen av förpackningssubstratet, renheten hos varje keramisk partikel och fluktuationen av varje sintringskurva är nära relaterade till chipets prestanda.

Inom ramen för den "säkra och kontrollerbara" halvledarindustrins kedja har det blivit enighet för utrustningstillverkare att förbättra sin kärnkonkurrenskraft genom att välja partners med djup materialforskning och utvecklingsbakgrund och precisionsbearbetningskapacitet.

Affärsrådgivning och teknisk support

Vi har varit djupt involverade i området för precisionskeramik i många år och är angelägna om att förse tillverkare av halvledarutrustning med en enda lösning för keramik av hög renhet av aluminiumoxid, aluminiumnitrid, zirkoniumoxid och kiselkarbid.

If you are facing:

Problemet med kort komponentlivslängd i extrema plasmamiljöer

Termisk flaskhals i högeffektsförpackningar

Inhemsk substitutionsverifiering av precisionskeramiska delar

Välkommen att skanna QR-koden nedan för att skicka in dina krav online. Våra seniora applikationsingenjörer kommer att förse dig med teknisk rådgivning och materialutvärderingslösningar inom 24 timmar.