Nos últimos anos, com o ajuste das políticas nacionais, a indústria de semicondutores desenvolveu-se rapidamente e sua escala industrial expandiu-se drasticamente. Ao mesmo tempo, os equipamentos de fabricação de semicondutores têm evoluído continuamente em direção a maior precisão e complexidade.
Devido às suas vantagens, incluindo alta dureza, alto módulo de elasticidade, excelente resistência ao desgaste, alto isolamento, forte resistência à corrosão e baixa expansão térmica, as cerâmicas podem ser usadas como componentes para equipamentos semicondutores, como polidoras de wafers de silício, equipamentos de tratamento térmico (por exemplo, sistemas de epitaxia, oxidação e difusão), máquinas de litografia, equipamentos de deposição, equipamentos de gravação de semicondutores e implantadores iônicos. Portanto, a pesquisa e o desenvolvimento (P&D) e a produção de componentes cerâmicos de precisão impactam diretamente o desenvolvimento da indústria de semicondutores, e os requisitos para suas tecnologias de preparação têm se tornado cada vez mais rigorosos.
Devido à sua posição e importância em equipamentos semicondutores, os componentes cerâmicos industriais devem atender a requisitos rigorosos de industrialização no setor de semicondutores nos seguintes três aspectos:
Desempenho de materiais cerâmicos industriais:Deve atender aos requisitos de desempenho abrangentes de equipamentos semicondutores para materiais em mecânica, calor, dielétricos, resistência a ácidos e álcalis e corrosão por plasma.
Usinagem de precisão de materiais duros, quebradiços e de difícil processamento: Materiais cerâmicos industriaisPertencem à classe de materiais duros, quebradiços e de difícil processamento. Os equipamentos semicondutores exigem alta precisão em seus componentes, e a usinagem sempre foi um dos principais obstáculos à aplicação de componentes cerâmicos nesses equipamentos.
Tratamento de superfície de novos produtos processados:Devido ao fato de os componentes cerâmicos em equipamentos semicondutores geralmente envolverem o wafer de forma compacta, e alguns até mesmo entrarem em contato direto com ele, o controle de íons e partículas metálicas na superfície é extremamente rigoroso. O tratamento de superfície após o processamento é uma das tecnologias-chave para a aplicação de componentes cerâmicos em equipamentos semicondutores.
Os materiais cerâmicos semicondutores incluem óxido de alumínio, nitreto de silício, nitreto de alumínio, carbeto de silício, etc. Em equipamentos semicondutores, o valor dos materiais cerâmicos de precisão representa cerca de 16%.Existem diversos tipos de materiais cerâmicos industriais utilizados em semicondutores, cada um com propriedades e campos de aplicação únicos. A seguir, apresentamos alguns materiais cerâmicos industriais comuns, suas características e áreas de aplicação:
Características:
Alta dureza e alta resistência ao desgaste.
Bom desempenho de isolamento.
Alta resistência à temperatura (ponto de fusão de aproximadamente 2050 ℃).
Boa estabilidade química e resistência à corrosão.
Campos de aplicação:
Barco de wafer
Componentes isolados.
Almofada de planarização químico-mecânica (CMP)
Substrato de encapsulamento
2. Nitreto de alumínio (AlN)
Características:
Alta condutividade térmica (aprox. 170–200 W/m·K).
Baixo coeficiente de expansão térmica (próximo ao do silício).
Excelente isolamento elétrico.
Alta resistência à temperatura e resistência ao choque térmico.
Campos de aplicação:
Substrato de encapsulamento de semicondutores
Dissipador de calor e dissipador de calor
Dispositivos eletrônicos de alta potência
Aquecedor para equipamento de deposição de filmes finos
3. Carbeto de silício (SiC)
Características:
Dureza extremamente alta (dureza de Mohs 9,2).
Excelente resistência a altas temperaturas (ponto de fusão aprox. 2700°C).
Alta condutividade térmica (aprox. 120–200 W/m·K).
Resistência à corrosão e ao desgaste.
Campos de aplicação:
Componentes de um equipamento de corrosão
Aquecedor de alta temperatura
Barco de wafer semicondutor
Substrato para dispositivos eletrônicos de alta potência
4. Nitreto de Silício (Si₃N₄)
Características:
Alta resistência e alta tenacidade.
Alta resistência à temperatura (ponto de fusão aprox. 1900℃).
Excelente resistência ao choque térmico.
Resistência à corrosão e ao desgaste.
Campos de aplicação:
Componentes estruturais para altas temperaturas
Portadores em equipamentos de fabricação de semicondutores
Materiais para gestão térmica
Materiais de embalagem de alta confiabilidade
Esses materiais cerâmicos industriais desempenham um papel fundamental na fabricação de semicondutores, atendendo aos requisitos de alta precisão, alta confiabilidade e alto desempenho, e impulsionando o avanço da tecnologia de semicondutores.
