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
Tijdens het halfgeleiderproductieproces kunnen wafers hogetemperatuurbehandelingen ondergaan, zoals etsen en ionenimplantatie. Als drager voor waferoverdracht kunnen aluminiumoxide waferstages de stabiliteit en veiligheid van wafers tijdens het overdrachtsproces garanderen. Aluminiumoxide waferstages hebben een goede thermische geleidbaarheid, waardoor ze de door wafers gegenereerde warmte effectief kunnen afvoeren en afvoeren, waardoor de wafers worden beschermd tegen hitteschade.
❷...... Wereldwijde ontwikkelingsstatus van aluminiumoxide keramische componenten voor de halfgeleiderindustrie
Precisiekeramische componenten hebben voornamelijk betrekking op kerncomponenten voor halfgeleiderapparatuur. Deze worden vervaardigd uit geavanceerde keramische materialen zoals aluminiumoxide, aluminiumnitride en siliciumcarbide door middel van precisiebewerking. Van deze componenten hebben keramische componenten van aluminiumoxide de meest uitgebreide toepassingen en de grootste gebruiksschaal, goed voor ongeveer 45% van de markt voor precisiekeramische componenten.
❸...... Ontwikkelingstrends van aluminiumoxide-keramische componenten in de halfgeleidersector
De productie van keramische componenten van aluminiumoxide is een technologie-intensieve industrie. In hoogwaardige productgebieden zoals halfgeleidertoepassingen hebben bedrijven niet alleen behoefte aan technologische accumulatie op de lange termijn, maar ook aan een team van professionele talenten met uitgebreide productie- en fabricage-ervaring en bekwame vaardigheden in het bedienen van apparatuur.
Technologische innovatie is de belangrijkste drijvende kracht achter de wijdverbreide toepassing van aluminiumoxide in halfgeleiderapparatuur. Naarmate de grootte van chips afneemt, stelt halfgeleiderapparatuur strengere eisen aan componenten, met hogere normen voor hun dichtheid, uniformiteit, corrosiebestendigheid en andere eigenschappen. In de afgelopen jaren hebben wetenschappers in binnen- en buitenland diverse nieuwe processen ontwikkeld om de sinterprestaties van keramische materialen op basis van aluminiumoxide te verbeteren, waardoor snelle verdichting van materialen bij lagere sintertemperaturen mogelijk wordt. Deze processen omvatten zelfpropagerend sinteren bij hoge temperaturen, flitssinteren, koud sinteren en oscillerend druksinteren. Koud sinteren verbetert onder andere de herschikking en diffusie van deeltjes door een tijdelijk oplosmiddel aan het poeder toe te voegen en hoge druk (350-500 MPa) toe te passen, waardoor het keramische poeder sinterverdichting bereikt bij een lagere temperatuur (120-300 °C) en in een kortere tijd.
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.