Componenti ceramici in allumina: il materiale principale che guida il mercato delle apparecchiature per semiconduttori
I componenti ceramici in allumina possiedono eccellenti proprietà come elevata durezza, elevata resistenza meccanica, elevata resistenza all'usura, resistenza alle alte temperature, elevata resistività elettrica e buone prestazioni di isolamento elettrico. Possono soddisfare i complessi requisiti prestazionali della produzione di semiconduttori in ambienti speciali come il vuoto e le alte temperature, e svolgono un ruolo insostituibile e importante nelle linee di produzione di semiconduttori. Le loro applicazioni coprono quasi tutte le apparecchiature per la produzione di semiconduttori, rendendoli componenti chiave delle apparecchiature di produzione di semiconduttori. Con il continuo sviluppo dell'industria dei semiconduttori, l'importanza dei componenti ceramici in allumina nella catena industriale diventerà ancora più evidente.
❶......Applicazioni dei componenti ceramici in allumina nel campo dei semiconduttori
La ceramica di allumina è un tipo di materiale ceramico con alfa-allumina (α-Al₂O₃) come fase cristallina principale. In base al diverso contenuto di allumina, può essere suddivisa in due categorie: tipo ad elevata purezza e tipo ordinario.
Le prestazioni delle ceramiche di allumina migliorano con l'aumentare del contenuto di allumina; tuttavia, più alto è il contenuto di allumina, più difficile diventa il processo di preparazione. Quando le ceramiche di allumina vengono applicate nel campo dei semiconduttori, richiedono requisiti di purezza estremamente elevati, tipicamente superiori al 99,5%.
Nel campo dei semiconduttori, i componenti ceramici in allumina sono tra i componenti chiave delle apparecchiature a semiconduttore. La maggior parte di essi viene utilizzata in camere più vicine al wafer. Classificati in base all'applicazione nelle apparecchiature a semiconduttore, sono principalmente suddivisi in categorie come ad anello e a cilindro, a guida del flusso di gas, a supporto del carico e di fissaggio, a guarnizione di presa e a modulo.
Tipo di anello e cilindro
Nel processo di incisione, per ridurre la contaminazione dei wafer durante l'incisione al plasma, vengono selezionati rivestimenti di allumina ad alta purezza o ceramiche di allumina con elevata resistenza alla corrosione come materiali protettivi per le camere di incisione e i rivestimenti delle camere.
Tipo di guida del flusso di gas
Nel processo di pulizia al plasma, vengono utilizzati gas corrosivi contenenti elementi alogeni altamente reattivi, come gas a base di fluoro e cloro. Gli ugelli per gas sono solitamente realizzati in ceramica di allumina, che deve possedere proprietà quali elevata resistenza al plasma, rigidità dielettrica e forte resistenza alla corrosione dei gas di processo e dei sottoprodotti. Allo stesso tempo, presentano una precisa struttura interna dei pori per controllare con precisione il flusso di gas.
Tipo di supporto e fissaggio
Durante il processo di produzione dei semiconduttori, i wafer possono essere sottoposti a trattamenti ad alta temperatura come l'incisione e l'impianto ionico. Come supporto per il trasferimento dei wafer, gli stadi in allumina possono garantire la stabilità e la sicurezza dei wafer durante il processo di trasferimento. Gli stadi in allumina hanno una buona conduttività termica, che consente loro di dissipare e condurre efficacemente il calore generato dai wafer, proteggendoli così dai danni termici.
❷...... Stato di sviluppo globale dei componenti ceramici in allumina per l'industria dei semiconduttori
I componenti ceramici di precisione si riferiscono principalmente a componenti fondamentali per apparecchiature a semiconduttore, realizzati con materiali ceramici avanzati come allumina, nitruro di alluminio e carburo di silicio mediante lavorazioni di precisione. Tra questi, i componenti ceramici in allumina hanno le applicazioni più estese e la scala di utilizzo più ampia, rappresentando circa il 45% del mercato dei componenti ceramici di precisione.
❸......Tendenze di sviluppo dei componenti ceramici in allumina nel campo dei semiconduttori
La produzione di componenti ceramici in allumina è un settore ad alta intensità tecnologica. In settori di prodotti di fascia alta come le applicazioni dei semiconduttori, le aziende non solo necessitano di un accumulo tecnologico a lungo termine, ma necessitano anche di un team di professionisti con una vasta esperienza in produzione e fabbricazione e competenze operative di alto livello.
L'innovazione tecnologica è il motore principale dell'ampia applicazione dell'allumina nelle apparecchiature a semiconduttore. Con la riduzione delle dimensioni dei chip, le apparecchiature a semiconduttore impongono requisiti più rigorosi ai componenti, con standard più elevati per densità, uniformità, resistenza alla corrosione e altre proprietà. Negli ultimi anni, ricercatori nazionali e internazionali hanno sviluppato una varietà di nuovi processi per migliorare le prestazioni di sinterizzazione dei materiali ceramici a base di allumina, consentendo la rapida densificazione dei materiali a temperature di sinterizzazione inferiori. Questi processi includono la sinterizzazione ad alta temperatura autopropagante, la sinterizzazione flash, la sinterizzazione a freddo e la sinterizzazione a pressione oscillatoria. Tra questi, la sinterizzazione a freddo migliora la riorganizzazione e la diffusione delle particelle aggiungendo un solvente transitorio alla polvere e applicando un'elevata pressione (350-500 MPa), consentendo alla polvere ceramica di raggiungere la densificazione di sinterizzazione a una temperatura inferiore (120-300 °C) e in tempi più rapidi.
Una continua attività di ricerca e sviluppo è essenziale per tenere il passo con il ritmo incessante dell'iterazione e del rinnovamento del mercato. Attualmente, il processo di produzione globale di circuiti integrati è avanzato fino al nodo a 3 nanometri, più all'avanguardia. Le apparecchiature a semiconduttore e i componenti di precisione per apparecchiature a semiconduttore devono essere sottoposti a costanti aggiornamenti di ricerca e sviluppo e miglioramenti di processo per soddisfare le esigenze produttive dei settori a valle. Una volta che le apparecchiature a semiconduttore vengono aggiornate o sostituite, i requisiti specifici per i componenti delle nuove apparecchiature cambieranno simultaneamente. Con lo sviluppo della tecnologia dei semiconduttori, i requisiti prestazionali per i componenti ceramici in allumina stanno diventando sempre più rigorosi, tra cui una maggiore resistenza all'usura, una migliore resistenza alle alte temperature e un isolamento elettrico superiore. La tendenza del settore è orientata alla ricerca e sviluppo di materiali in polvere di allumina con maggiore purezza e strutture più raffinate, nonché all'adozione di tecnologie di preparazione avanzate.