"Kovaydinpohja" puolijohdelaitteisiin

2026-04-21

Nykyään puolijohteiden valmistusprosessien siirtyessä edelleen 3 nm:iin ja 2 nm:iin puolijohdelaitteiden suorituskykyrajat riippuvat suurelta osin materiaalin fyysisistä rajoista. Äärimmäisissä työolosuhteissa, kuten tyhjiössä, korkeassa lämpötilassa, voimakkaassa korroosiossa ja korkeataajuisessa tärinässä, tarkkuuskeraamisista komponenteista on tullut "kova ydinpohja" lastutuotannon tukemiseksi erinomaisen vakauden ansiosta. Teollisuuden tilastojen mukaan tarkkuuskeramiikan arvo puolijohdelaitteissa on saavuttanut noin 16 %. Etupään etsauksesta, ohutkalvopinnoituksesta, fotolitografiasta takapään pakkaukseen ja testaukseen, tarkkuuskeramiikan käyttöalue ja syvyys laajenevat jatkuvasti prosessin kehityksen myötä.

1. Monipuolinen laite ontelosuojasta tarkkuuskuormituksen kantamiseen

Alumiinioksidi on tällä hetkellä eniten käytetty ja teknisesti kypsin oksidikeramiikka puolijohdelaitteessa. Sen tärkeimpiä etuja ovat korkea kovuus, korkean lämpötilan kestävyys ja erinomainen kemiallinen stabiilisuus.

Plasmasyövytysprosessin aikana onkalossa olevat komponentit kohtaavat vakavan halogeenikaasujen aiheuttaman eroosion. Erittäin puhtaalla alumiinioksidikeramiikalla on erittäin vahva korroosionkestävyys. Yleisiä sovelluksia ovat etsauskammion vuoraukset, plasmakaasun jakelulevyt, kaasusuuttimet ja kiinnitysrenkaat kiekkojen pitämiseen. Suorituskyvyn edelleen parantamiseksi teollisuudessa käytetään usein kylmä-isostaattista puristus- ja kuumapuristussintrausprosesseja, joilla varmistetaan materiaalin sisäisen mikrorakenteen tasaisuus ja estetään epäpuhtauksien ylivuodon aiheuttama kiekkojen kontaminaatio.

Lisäksi optisten sovellusten kehittymisen myötä läpinäkyvä alumiinioksidikeramiikka toimii hyvin myös puolijohteiden havaintoikkunoiden alalla. Perinteisiin kvartsimateriaaleihin verrattuna YAG-keramiikka tai erittäin puhdas alumiinioksidikeramiikka kestävät pidempään plasmaeroosiota vastaan, mikä ratkaisee tehokkaasti eroosion aiheuttaman havaintoikkunan peittämisen aiheuttaman kipupisteen, mikä vaikuttaa prosessin valvontaan.

2. Lämmönhallinnan ja sähköstaattisen adsorption huipputeho

Jos alumiinioksidi on "yleinen" pelaaja, niin alumiininitridi on "erityinen voima" suuritehoisissa ja korkean lämpövirran skenaarioissa.

Puolijohteiden valmistus on äärimmäisen herkkä "lämmön" ohjaukselle. Alumiininitridikeramiikan lämmönjohtavuus on yleensä 170-230 W/(m·K), mikä on paljon korkeampi kuin alumiinioksidin. Vielä tärkeämpää on, että sen lämpölaajenemiskerroin vastaa hyvin yksikidepiimateriaalin lämpölaajenemiskerrointa. Tämä ominaisuus tekee alumiininitridistä suosituimman materiaalin sähköstaattisissa istukkaissa ja lämmitystyynyissä. 12 tuuman kiekkojen käsittelyn aikana sähköstaattisten istukkaiden on adsorboitava kiekot tiukasti Coulombin voiman tai Johnson-Laback-efektin avulla, samalla kun ne suorittavat tarkan lämpötilan säädön. Alumiininitridikeramiikka ei vain kestä suurtaajuisia ja korkeajännitteisiä sähkökenttiä, vaan myös säilyttää erittäin korkean mittavakauden nopean lämpötilan nousun ja jäähtymisen aikana, mikä varmistaa, että kiekko ei siirry tai väänny.

Optisen viestinnän alalla 800G ja jopa 1.6T nopeiden optisten moduulien räjähdysmäinen kysyntä tekoälyissä ja datakeskuksissa, alumiininitridi-monikerroksiset ohut- ja paksukalvosubstraatit ovat myös johtaneet räjähdysmäiseen kasvuun. Se tarjoaa erinomaisen lämmönpoiston ja ilmatiiviin suojan korkeataajuisessa ja nopeassa signaalinsiirrossa ja on välttämätön fyysinen tuki pakkausprosessille.

3. Mikromaailman joustava tuki

Tarkkuuskeramiikkaa arvostellaan usein "hauraudesta", mutta puolijohteiden taustaprosessissa zirkoniumoksidi ratkaisee tämän ongelman "keraamisen teräksen" sitkeydellä.

Zirkoniumoksidikeramiikan faasimuutosprosessin tuottama sitkeys antaa sille erittäin korkean taivutuslujuuden ja kulutuskestävyyden. Tämä ominaisuus näkyy keraamisessa leikkurissa. Keraaminen halkaisuveitsi on langansidontaprosessin kulutustavara. Useita kertoja sekunnissa edestakaisen iskun vaikutuksesta tavalliset materiaalit halkeilevat tai kuluvat helposti. Zirkoniumseostuksella vahvistettu alumiinioksidi

Materiaalin tiheys on jopa 4,3 g/cm³, mikä pidentää huomattavasti halkaisuveitsen kärjen käyttöikää ja varmistaa kulta- tai kuparilangan liimauksen luotettavuuden.

4. Siirtyminen kotimaisen substituution ja korkean puhdistuksen välillä

Globaalista näkökulmasta tarkasteltuna japanilaiset, amerikkalaiset ja eurooppalaiset yritykset ovat pitkään hallinneet tarkkuuskeramiikan huippuluokan markkinoita. Japanilaisten yritysten kertyminen elektronisiin keraamisiin jauheisiin ja muovausprosesseihin mahdollistaa niiden edun säilyttämisen keraamisissa substraateissa ja hienoissa rakenneosissa, kun taas Yhdysvalloilla on tärkeä asema korkean lämpötilan rakennekeramiikan, kuten piikarbidin ja piinitridin, alalla.

On ilahduttavaa, että kotimainen tarkkuuskeramiikkateollisuus on läpikäymässä kriittistä vaihetta "kurottamisesta" "rinnakkaisliikenteeseen". Muovaustekniikan osalta prosessit, kuten nauhavalu, ruiskuvalu ja geeliruiskuvalu, ovat kypsyneet. Sintraustekniikan alalla kotimainen suurikokoinen kaasupainesintraus (GPS) piinitridikeramiikka on murtautunut teknisen saarron läpi ja saavuttanut kotimaisen korvaamisen.

Laiteinsinöörien ja hankintahenkilöstön tulevaisuuden tekniset huolenaiheet keskittyvät seuraaviin kolmeen ulottuvuuteen: Ensimmäinen on erittäin korkea puhdistus 5N (99,999 %) jauheen paikallisesta valmistuksesta tulee avain toimitusketjun riskien vähentämiseen; Toinen on Toiminnallinen integraatio , kuten monimutkaiset integroidut keraamiset osat, joissa on anturikanavat ja lämmityssilmukat, asettavat korkeampia vaatimuksia additiivinen valmistus (3D-tulostus) keramiikkateknologialle; Kolmas on Suuri koko 12 tuuman prosessin täyden suosion ansiosta suurikokoisten keraamisten osien (kuten yli 450 mm:n imukuppien) muodonmuutosten hallinnan varmistaminen sintrausprosessin aikana on prosessin ominaisuuksien lopullinen ilmaus.

Johtopäätös

Edistyksellinen tarkkuuskeramiikka ei ole vain puolijohdelaitteiden rakenneosia, vaan myös ydinmuuttuja, joka määrää prosessin tuoton. Jokaisen keraamisen hiukkasen puhtaus ja kunkin sintrauskäyrän vaihtelu liittyvät läheisesti sirun suorituskykyyn syövytysontelon suojauksesta sähköstaattisen istukan lämpötilan säätöön ja pakkaussubstraatin lämmönpoistoon.

"Turvallisen ja hallittavan" puolijohdeteollisuuden ketjun yhteydessä laitevalmistajat ovat päässeet yksimielisyyteen parantamaan ydinkilpailukykyään valitsemalla kumppaneita, joilla on syvä materiaalitutkimuksen ja -kehityksen tausta ja täsmälliset prosessointiominaisuudet.

Yritysneuvonta ja tekninen tuki

Olemme olleet syvästi mukana tarkkuuskeramiikan alalla useiden vuosien ajan ja olemme sitoutuneet tarjoamaan puolijohdelaitteiden valmistajille yhden luukun ratkaisuja erittäin puhtaalle alumiinioksidille, alumiininitridille, zirkoniumoksidille ja piikarbidille.

Jos kohtaat:

Komponenttien lyhyen käyttöiän ongelma äärimmäisissä plasmaympäristöissä

Lämpöpullonkaula suuritehoisissa pakkauksissa

Tarkkuuskeraamisten osien kotimainen vaihtotarkastus

Tervetuloa skannaamaan alla oleva QR-koodi lähettääksesi vaatimuksesi verkossa. Vanhemmat sovellusinsinöörimme tarjoavat sinulle teknisiä neuvoja ja materiaalien arviointiratkaisuja 24 tunnin sisällä.