Alumina keramische componenten: het kernmateriaal dat de markt voor halfgeleiderapparatuur aanjaagt
Alumina keramische componenten bezitten uitstekende eigenschappen zoals een hoge hardheid, hoge mechanische sterkte, hoge slijtvastheid, hoge temperatuurbestendigheid, hoge elektrische weerstand en goede elektrische isolatie. Ze voldoen aan de complexe prestatie-eisen van de halfgeleiderproductie in speciale omgevingen zoals vacuüm en hoge temperaturen, en spelen een onvervangbare en belangrijke rol in productielijnen voor de halfgeleiderproductie. Hun toepassingen omvatten vrijwel alle apparatuur voor de productie van halfgeleiders, waardoor ze belangrijke componenten zijn van de productieapparatuur voor halfgeleiders. Met de voortdurende ontwikkeling van de halfgeleiderindustrie zal het belang van alumina keramische componenten in de industriële keten alleen maar toenemen.
❶......Toepassingen van aluminiumoxide-keramische componenten in de halfgeleidersector
Alumina-keramiek is een keramisch materiaal met alfa-alumina (α-Al₂O₃) als belangrijkste kristallijne fase. Op basis van het verschil in aluminiumoxidegehalte kan het worden onderverdeeld in twee categorieën: het type met hoge zuiverheid en het type met normale zuiverheid.
De prestaties van aluminiumoxidekeramiek verbeteren naarmate het aluminiumoxidegehalte toeneemt; hoe hoger het aluminiumoxidegehalte, hoe moeilijker het bereidingsproces echter wordt. Wanneer aluminiumoxidekeramiek wordt toegepast in de halfgeleiderindustrie, worden er extreem hoge zuiverheidseisen gesteld, doorgaans meer dan 99,5%.
In de halfgeleiderindustrie behoren aluminiumoxide-keramische componenten tot de belangrijkste onderdelen van halfgeleiderapparatuur. De meeste ervan worden gebruikt in kamers dichter bij de wafer. Geclassificeerd naar toepassing in halfgeleiderapparatuur, worden ze voornamelijk onderverdeeld in categorieën zoals ring- en cilindertype, gasstroomgeleidingstype, lastdragend en bevestigingstype, grijperpakkingtype en moduletype.
Ring- en cilindertype
Om waferverontreiniging tijdens plasma-etsen te verminderen, worden bij het etsproces aluminiumoxidecoatings met een hoge zuiverheidsgraad of aluminiumoxidekeramiek met een hoge corrosiebestendigheid geselecteerd als beschermingsmateriaal voor etskamers en kamervoeringen.
Gasstroomgeleidingstype
In het plasmareinigingsproces worden corrosieve gassen gebruikt die zeer reactieve halogeenelementen bevatten, zoals fluor- en chloorhoudende gassen. Gasmondstukken zijn meestal gemaakt van aluminiumoxidekeramiek, dat eigenschappen moet hebben zoals een hoge plasmaweerstand, diëlektrische sterkte en een sterke corrosiebestendigheid tegen procesgassen en bijproducten. Bovendien hebben ze een nauwkeurige interne poriënstructuur om de gasstroom nauwkeurig te regelen.
Dragende en bevestigingstype
During the semiconductor manufacturing process, wafers may undergo high-temperature treatments such as etching and ion implantation. As a carrier for wafer transfer, alumina wafer stages can ensure the stability and safety of wafers during the transfer process. Alumina wafer stages have good thermal conductivity, which enables them to effectively dissipate and conduct away the heat generated by wafers, thereby protecting the wafers from heat damage.
❷...... Global Development Status of Alumina Ceramic Components for the Semiconductor Industry
Precision ceramic components mainly refer to core components for semiconductor equipment, which are made from advanced ceramic materials such as alumina, aluminum nitride, and silicon carbide through precision processing. Among these, alumina ceramic components have the most extensive applications and the largest usage scale, accounting for approximately 45% of the precision ceramic components market.
❸...... Development Trends of Alumina Ceramic Components in the Semiconductor Field
Alumina ceramic component manufacturing is a technology-intensive industry. In high-end product fields such as semiconductor applications, enterprises not only need long-term technological accumulation but also require a team of professional talents with rich production and manufacturing experience and proficient equipment operation skills.
Technological innovation is the core driving force behind the widespread application of alumina in semiconductor equipment. As the feature size of chips decreases, semiconductor equipment imposes more stringent requirements on components, with higher standards for their density, uniformity, corrosion resistance, and other properties. In recent years, scholars at home and abroad have developed a variety of new processes to improve the sintering performance of alumina ceramic materials, enabling the rapid densification of materials at lower sintering temperatures. These processes include self-propagating high-temperature sintering, flash sintering, cold sintering, and oscillatory pressure sintering. Among them, cold sintering enhances the rearrangement and diffusion of particles by adding a transient solvent to the powder and applying high pressure (350–500 MPa), allowing the ceramic powder to achieve sintering densification at a lower temperature (120–300 °C) and in a shorter time.
Continue R&D is essentieel om gelijke tred te houden met het ritme van marktherhaling en -vernieuwing. Momenteel is het wereldwijde productieproces van geïntegreerde schakelingen gevorderd tot de meer geavanceerde 3-nanometer-node. Halfgeleiderapparatuur en precisiecomponenten voor halfgeleiderapparatuur moeten voortdurend R&D-upgrades en procesverbeteringen ondergaan om te voldoen aan de productiebehoeften van downstreamsectoren. Zodra halfgeleiderapparatuur is geüpgraded of vervangen, veranderen de specifieke eisen aan componenten in de nieuwe apparatuur gelijktijdig. Met de ontwikkeling van halfgeleidertechnologie worden de prestatie-eisen voor keramische componenten van aluminiumoxide steeds strenger, waaronder hogere slijtvastheid, betere hogetemperatuurbestendigheid en superieure elektrische isolatie. De trend in de industrie neigt naar R&D van aluminiumoxidepoedermaterialen met een hogere zuiverheid en meer verfijnde structuren, evenals de toepassing van geavanceerde voorbereidingstechnologieën.