Componentes cerâmicos de alumina: o material essencial que impulsiona o mercado de equipamentos semicondutores
Os componentes cerâmicos de alumina possuem excelentes propriedades, como alta dureza, alta resistência mecânica, ultrarresistência ao desgaste, alta resistência à temperatura, alta resistividade elétrica e bom desempenho de isolamento elétrico. Eles podem atender aos complexos requisitos de desempenho da fabricação de semicondutores em ambientes especiais, como vácuo e altas temperaturas, e desempenham um papel insubstituível e importante nas linhas de produção de semicondutores. Suas aplicações abrangem quase todos os equipamentos de fabricação de semicondutores, tornando-os componentes-chave dos equipamentos de produção de semicondutores. Com o desenvolvimento contínuo da indústria de semicondutores, a importância dos componentes cerâmicos de alumina na cadeia industrial se tornará ainda mais proeminente.
❶......Aplicações de componentes cerâmicos de alumina no campo de semicondutores
A cerâmica de alumina é um tipo de material cerâmico cuja principal fase cristalina é a alfa-alumina (α-Al₂O₃). Com base na diferença no teor de alumina, ela pode ser dividida em duas categorias: tipo de alta pureza e tipo comum.
O desempenho das cerâmicas de alumina melhora com o aumento do teor de alumina; no entanto, quanto maior o teor de alumina, mais difícil se torna o processo de preparação. Quando aplicadas na área de semicondutores, as cerâmicas de alumina apresentam requisitos de pureza extremamente elevados, normalmente superiores a 99,5%.
No campo dos semicondutores, os componentes cerâmicos de alumina estão entre as principais peças dos equipamentos semicondutores. A maioria deles é utilizada em câmaras mais próximas do wafer. Classificados por aplicação em equipamentos semicondutores, eles são divididos principalmente em categorias como tipo anel e cilindro, tipo guia de fluxo de gás, tipo suporte de carga e fixação, tipo junta de garra e tipo módulo.
Tipo de anel e cilindro
No processo de gravação, para reduzir a contaminação do wafer durante a gravação de plasma, revestimentos de alumina de alta pureza ou cerâmicas de alumina com forte resistência à corrosão são selecionados como materiais de proteção para câmaras de gravação e revestimentos de câmaras.
Tipo de orientação de fluxo de gás
No processo de limpeza a plasma, são utilizados gases corrosivos contendo elementos halogenados altamente reativos, como gases à base de flúor e cloro. Os bicos de gás são geralmente feitos de cerâmica de alumina, que devem apresentar propriedades como alta resistência ao plasma, rigidez dielétrica e forte resistência à corrosão por gases de processo e subprodutos. Além disso, possuem uma estrutura de poros internos precisa para controlar com precisão o fluxo de gás.
Tipo de suporte de carga e fixação
Durante o processo de fabricação de semicondutores, os wafers podem passar por tratamentos de alta temperatura, como corrosão e implantação iônica. Como um transportador para a transferência de wafers, os estágios de wafer de alumina podem garantir a estabilidade e a segurança dos wafers durante o processo de transferência. Os estágios de wafer de alumina possuem boa condutividade térmica, o que lhes permite dissipar e conduzir eficazmente o calor gerado pelos wafers, protegendo-os assim contra danos causados pelo calor.
❷...... Status de desenvolvimento global de componentes cerâmicos de alumina para a indústria de semicondutores
Componentes cerâmicos de precisão referem-se principalmente a componentes essenciais para equipamentos semicondutores, fabricados a partir de materiais cerâmicos avançados, como alumina, nitreto de alumínio e carboneto de silício, por meio de processamento de precisão. Entre eles, os componentes cerâmicos de alumina têm as aplicações mais amplas e a maior escala de uso, representando aproximadamente 45% do mercado de componentes cerâmicos de precisão.
❸......Tendências de desenvolvimento de componentes cerâmicos de alumina no campo de semicondutores
A fabricação de componentes cerâmicos de alumina é uma indústria de alta tecnologia. Em áreas de produtos de ponta, como aplicações em semicondutores, as empresas não só precisam de acumulação tecnológica de longo prazo, como também de uma equipe de talentos profissionais com vasta experiência em produção e fabricação, além de habilidades proficientes em operação de equipamentos.
A inovação tecnológica é a principal força motriz por trás da ampla aplicação da alumina em equipamentos semicondutores. À medida que o tamanho das características dos chips diminui, os equipamentos semicondutores impõem requisitos mais rigorosos aos componentes, com padrões mais elevados para sua densidade, uniformidade, resistência à corrosão e outras propriedades. Nos últimos anos, pesquisadores nacionais e internacionais desenvolveram uma variedade de novos processos para melhorar o desempenho de sinterização de materiais cerâmicos de alumina, permitindo a rápida densificação dos materiais em temperaturas de sinterização mais baixas. Esses processos incluem sinterização autopropagante de alta temperatura, sinterização flash, sinterização a frio e sinterização por pressão oscilatória. Entre eles, a sinterização a frio melhora o rearranjo e a difusão das partículas adicionando um solvente transitório ao pó e aplicando alta pressão (350–500 MPa), permitindo que o pó cerâmico atinja a densificação de sinterização a uma temperatura mais baixa (120–300 °C) e em um tempo mais curto.
A P&D contínua é essencial para acompanhar o ritmo da iteração e renovação do mercado. Atualmente, o processo global de fabricação de circuitos integrados avançou para o nó de 3 nanômetros, que é mais avançado. Equipamentos semicondutores e componentes de precisão para equipamentos semicondutores devem passar por constantes atualizações de P&D e melhorias de processo para atender às necessidades de fabricação dos setores subsequentes. Assim que o equipamento semicondutor for atualizado ou substituído, os requisitos específicos para os componentes do novo equipamento mudarão simultaneamente. Com o desenvolvimento da tecnologia de semicondutores, os requisitos de desempenho para componentes cerâmicos de alumina estão se tornando cada vez mais rigorosos, incluindo maior resistência ao desgaste, melhor resistência a altas temperaturas e isolamento elétrico superior. A tendência da indústria tende para a P&D de materiais em pó de alumina com maior pureza e estruturas mais refinadas, bem como a adoção de tecnologias avançadas de preparação.