"Hard-core basis" voor halfgeleiderapparatuur

2026-04-21

Tegenwoordig zijn de prestatielimieten van halfgeleiderapparatuur grotendeels afhankelijk van de fysieke grenzen van het materiaal, nu de productieprocessen van halfgeleiders zich blijven verplaatsen naar 3 nm en 2 nm. Onder extreme werkomstandigheden zoals vacuüm, hoge temperaturen, sterke corrosie en hoogfrequente trillingen zijn precisie-keramische componenten de "harde basis" geworden ter ondersteuning van de chipproductie vanwege hun uitstekende stabiliteit. Volgens industriestatistieken heeft de waarde van precisiekeramiek in halfgeleiderapparatuur ongeveer 16% bereikt. Van het front-end etsen, dunne filmafzetting, fotolithografie tot het back-end verpakken en testen: de toepassingsbreedte en -diepte van precisiekeramiek wordt voortdurend uitgebreid met de evolutie van het proces.

1. Een allrounder, van caviteitsbescherming tot precisiedraagvermogen

Aluminiumoxide is momenteel het meest gebruikte en technisch volwassen oxidekeramiek in halfgeleiderapparatuur. De belangrijkste voordelen zijn hoge hardheid, hoge temperatuurbestendigheid en uitstekende chemische stabiliteit.

Tijdens het plasma-etsproces worden componenten in de holte geconfronteerd met ernstige erosie door halogeengassen. Hoogzuiver aluminiumoxide-keramiek vertoont een extreem sterke corrosieweerstand. Veel voorkomende toepassingen zijn onder meer etskamervoeringen, plasmagasverdeelplaten, gasmondstukken en vasthoudringen om wafers vast te houden. Om de prestaties verder te verbeteren, worden in de industrie vaak koud isostatisch persen en heet persen sinterprocessen gebruikt om de uniformiteit van de interne microstructuur van het materiaal te garanderen en wafelverontreiniging veroorzaakt door overstroming van onzuiverheden te voorkomen.

Bovendien presteren transparante aluminiumoxide-keramiek, met de ontwikkeling van optische toepassingen, ook goed op het gebied van halfgeleiderobservatievensters. Vergeleken met traditionele kwartsmaterialen vertonen YAG-keramiek of hoogzuiver aluminiumoxide-keramiek een langere levensduur in termen van weerstand tegen plasma-erosie, waardoor het pijnpunt van het verduisteren van het observatievenster als gevolg van erosie effectief wordt opgelost, waardoor de procesmonitoring wordt beïnvloed.

2. Topprestaties van thermisch beheer en elektrostatische adsorptie

Als aluminiumoxide een "universele" speler is, dan is aluminiumnitride een "speciale kracht" voor scenario's met hoog vermogen en hoge warmtestroom.

De productie van halfgeleiders is uiterst gevoelig voor de beheersing van "warmte". De thermische geleidbaarheid van aluminiumnitride-keramiek bedraagt gewoonlijk 170-230 W/(m·K), wat veel hoger is dan die van aluminiumoxide. Belangrijker nog is dat de thermische uitzettingscoëfficiënt ervan in hoge mate overeenkomt met die van monokristallijn siliciummateriaal. Deze eigenschap maakt aluminiumnitride tot het materiaal bij uitstek voor elektrostatische klauwplaten en verwarmingskussens. Tijdens de verwerking van 12-inch wafers moeten elektrostatische klauwplaten de wafers stevig adsorberen door middel van Coulomb-kracht of Johnson-Laback-effect, terwijl ze een nauwkeurige temperatuurcontrole uitvoeren. Aluminiumnitride-keramiek is niet alleen bestand tegen elektrische velden met hoge frequentie en hoge spanning, maar behoudt ook een extreem hoge maatstabiliteit tijdens snelle temperatuurstijging en afkoeling, waardoor wordt gegarandeerd dat de wafel niet verschuift of kromtrekt.

Op het gebied van optische communicatie, met de explosieve vraag naar 800G en zelfs 1,6T hogesnelheids optische modules in AI en datacenters, hebben aluminiumnitride meerlaagse dunne en dikke filmsubstraten ook een explosieve groei ingeluid. Het biedt uitstekende warmteafvoer en luchtdichte bescherming bij hoogfrequente en snelle signaaloverdracht en is een onmisbare fysieke ondersteuning voor het verpakkingsproces.

3. Veerkrachtige ondersteuning van de microwereld

Precisiekeramiek wordt vaak bekritiseerd omdat het "bros" is, maar in het back-end-proces van halfgeleiders lost zirkoniumoxide dit probleem op met zijn taaiheid van "keramisch staal".

Het verhardende effect dat wordt geproduceerd door het fasetransformatieproces van zirkoniumoxide-keramiek geeft het een extreem hoge buigsterkte en slijtvastheid. Deze functie wordt belichaamd in het keramische hakmes. Het keramische spouwmes is het kernverbruiksartikel in het draadverbindingsproces. Onder de heen en weer gaande impact, meerdere keren per seconde, worden gewone materialen gemakkelijk afgebroken of versleten. Aluminiumoxide versterkt door doping met zirkonium

Het materiaal heeft een dichtheid tot 4,3 g/cm³, wat de levensduur van de spouwmespunt aanzienlijk verbetert en de betrouwbaarheid van de goud- of koperdraadverbinding garandeert.

4. De overgang tussen binnenlandse substitutie en hoge zuivering

Vanuit mondiaal perspectief wordt de hoogwaardige markt voor precisiekeramiek lange tijd gedomineerd door Japanse, Amerikaanse en Europese bedrijven. De accumulatie van Japanse bedrijven in elektronische keramische poeders en vormprocessen stelt hen in staat hun voordelen op het gebied van keramische substraten en fijne structurele onderdelen te behouden, terwijl de Verenigde Staten een belangrijke positie innemen op het gebied van structurele keramiek voor hoge temperaturen, zoals siliciumcarbide en siliciumnitride.

Het is verheugend dat de binnenlandse precisiekeramiekindustrie een kritieke fase doormaakt van 'inhalen' naar 'parallel lopen'. Op het gebied van de vormtechnologie zijn processen zoals tape-gieten, spuitgieten en gelspuitgieten volwassen geworden. Op het gebied van de sintertechnologie hebben binnenlandse grote gasdruksintering (GPS) siliciumnitride-keramiek de technische blokkade doorbroken en binnenlandse vervanging bereikt.

Voor apparatuuringenieurs en inkooppersoneel zullen toekomstige technische problemen zich concentreren op de volgende drie dimensies: De eerste is ultra hoge zuivering zal de plaatselijke bereiding van poeder van 5N-kwaliteit (99,999%) de sleutel worden tot het verminderen van de risico's in de toeleveringsketen; De tweede is Functionele integratie , zoals complexe geïntegreerde keramische onderdelen met sensorkanalen en verwarmingslussen, zullen hogere eisen stellen aan keramische technologie voor additieve productie (3D-printen); De derde is Groot formaat Met de volledige populariteit van het 12-inch proces is het garanderen van de vervormingscontrole van grote keramische onderdelen (zoals zuignappen boven 450 mm) tijdens het sinterproces de ultieme uitdrukking van procesmogelijkheden.

Conclusie

Geavanceerde precisiekeramiek is niet alleen een structureel onderdeel van halfgeleiderapparatuur, maar ook de kernvariabele die de procesopbrengst bepaalt. Van de bescherming van de etsholte, tot de temperatuurregeling van de elektrostatische klem, tot de warmteafvoer van het verpakkingssubstraat: de zuiverheid van elk keramisch deeltje en de fluctuatie van elke sintercurve hangen nauw samen met de prestaties van de chip.

In de context van de "veilige en controleerbare" keten van de halfgeleiderindustrie is het voor fabrikanten van apparatuur een consensus geworden om hun kernconcurrentievermogen te verbeteren door partners te kiezen met een diepgaande onderzoeks- en ontwikkelingsachtergrond op het gebied van materialen en mogelijkheden voor precisieverwerking.

Bedrijfsadvies en technische ondersteuning

We zijn al vele jaren nauw betrokken op het gebied van precisiekeramiek en streven ernaar fabrikanten van halfgeleiderapparatuur te voorzien van totaaloplossingen voor keramiek met een hoge zuiverheidsgraad van aluminiumoxide, aluminiumnitride, zirkoniumoxide en siliciumcarbide.

Als u wordt geconfronteerd met:

Het probleem van de korte levensduur van componenten in extreme plasma-omgevingen

Thermisch knelpunt in krachtige verpakkingen

Binnenlandse vervangingsverificatie van keramische precisieonderdelen

Welkom bij het scannen van de onderstaande QR-code om uw vereisten online in te dienen. Onze senior applicatie-ingenieurs voorzien u binnen 24 uur van technisch advies en materiaalevaluatieoplossingen.