Componentes cerámicos de alúmina: el material clave que impulsa el mercado de equipos semiconductores
Los componentes cerámicos de alúmina poseen excelentes propiedades como alta dureza, alta resistencia mecánica, resistencia al desgaste extremo, resistencia a altas temperaturas, alta resistividad eléctrica y buen aislamiento eléctrico. Cumplen con los complejos requisitos de rendimiento de la fabricación de semiconductores en entornos especiales como el vacío y las altas temperaturas, y desempeñan un papel fundamental en las líneas de producción de semiconductores. Sus aplicaciones abarcan prácticamente todos los equipos de fabricación de semiconductores, lo que los convierte en componentes clave. Con el continuo desarrollo de la industria de semiconductores, la importancia de los componentes cerámicos de alúmina en la cadena industrial será cada vez mayor.
❶......Aplicaciones de los componentes cerámicos de alúmina en el campo de los semiconductores
La cerámica de alúmina es un tipo de material cerámico cuya fase cristalina principal es la alfa-alúmina (α-Al₂O₃). Según la diferencia en su contenido de alúmina, se puede dividir en dos categorías: de alta pureza y ordinaria.
El rendimiento de la cerámica de alúmina mejora a medida que aumenta su contenido; sin embargo, cuanto mayor sea este, más difícil será el proceso de preparación. Cuando la cerámica de alúmina se aplica en el campo de los semiconductores, presenta requisitos de pureza extremadamente altos, que suelen superar el 99,5 %.
En el campo de los semiconductores, los componentes cerámicos de alúmina son piezas clave de los equipos semiconductores. La mayoría se utilizan en cámaras cercanas a la oblea. Según su aplicación en equipos semiconductores, se dividen principalmente en categorías como tipo anillo y cilindro, tipo guía de flujo de gas, tipo soporte de carga y fijación, tipo junta de agarre y tipo módulo.
Tipo anillo y cilindro
En el proceso de grabado, para reducir la contaminación de las obleas durante el grabado de plasma, se seleccionan recubrimientos de alúmina de alta pureza o cerámicas de alúmina con fuerte resistencia a la corrosión como materiales protectores para las cámaras de grabado y los revestimientos de las cámaras.
Tipo de guía de flujo de gas
En el proceso de limpieza por plasma, se utilizan gases corrosivos que contienen elementos halógenos altamente reactivos, como los gases a base de flúor y cloro. Las boquillas de gas suelen estar hechas de cerámica de alúmina, que debe poseer propiedades como alta resistencia al plasma, rigidez dieléctrica y alta resistencia a la corrosión de los gases de proceso y subproductos. Además, poseen una estructura porosa interna precisa para controlar con precisión el flujo de gas.
Tipo de soporte de carga y fijación
Durante el proceso de fabricación de semiconductores, las obleas pueden someterse a tratamientos de alta temperatura, como el grabado y la implantación de iones. Como soporte para la transferencia de obleas, las etapas de alúmina para obleas garantizan su estabilidad y seguridad durante el proceso. Poseen una buena conductividad térmica, lo que les permite disipar y disipar eficazmente el calor generado por las obleas, protegiéndolas así de daños térmicos.
❷...... Estado de desarrollo global de los componentes cerámicos de alúmina para la industria de semiconductores
Los componentes cerámicos de precisión se refieren principalmente a componentes básicos para equipos semiconductores, fabricados con materiales cerámicos avanzados como alúmina, nitruro de aluminio y carburo de silicio mediante procesamiento de precisión. Entre estos, los componentes cerámicos de alúmina tienen las aplicaciones más extensas y la mayor escala de uso, representando aproximadamente el 45% del mercado de componentes cerámicos de precisión.
❸......Tendencias de desarrollo de componentes cerámicos de alúmina en el campo de los semiconductores
La fabricación de componentes cerámicos de alúmina es una industria de alto impacto tecnológico. En sectores de productos de alta gama, como las aplicaciones de semiconductores, las empresas no solo necesitan una acumulación tecnológica a largo plazo, sino también un equipo de profesionales con amplia experiencia en producción y fabricación, así como habilidades competentes en la operación de equipos.
La innovación tecnológica es el principal motor de la aplicación generalizada de la alúmina en equipos semiconductores. A medida que disminuye el tamaño de las características de los chips, los equipos semiconductores imponen requisitos más estrictos a los componentes, con estándares más altos para su densidad, uniformidad, resistencia a la corrosión y otras propiedades. En los últimos años, académicos nacionales e internacionales han desarrollado diversos procesos nuevos para mejorar el rendimiento de sinterización de los materiales cerámicos de alúmina, lo que permite una rápida densificación de los materiales a temperaturas de sinterización más bajas. Estos procesos incluyen la sinterización autopropagante a alta temperatura, la sinterización flash, la sinterización en frío y la sinterización por presión oscilatoria. Entre ellos, la sinterización en frío mejora la reorganización y la difusión de las partículas mediante la adición de un disolvente transitorio al polvo y la aplicación de alta presión (350–500 MPa), lo que permite que el polvo cerámico logre la densificación de sinterización a una temperatura más baja (120–300 °C) y en un tiempo más corto.
La I+D continua es esencial para mantener el ritmo de la iteración y renovación del mercado. Actualmente, el proceso global de fabricación de circuitos integrados ha avanzado al nodo de 3 nanómetros más vanguardista. Los equipos semiconductores y los componentes de precisión para equipos semiconductores deben someterse a constantes actualizaciones de I+D y mejoras de procesos para satisfacer las necesidades de fabricación de los sectores posteriores. Una vez que se actualiza o reemplaza un equipo semiconductor, los requisitos específicos para los componentes en el nuevo equipo cambiarán simultáneamente. Con el desarrollo de la tecnología de semiconductores, los requisitos de rendimiento para los componentes cerámicos de alúmina se están volviendo cada vez más estrictos, incluyendo mayor resistencia al desgaste, mejor resistencia a altas temperaturas y un aislamiento eléctrico superior. La tendencia de la industria tiende hacia la I+D de materiales de polvo de alúmina con mayor pureza y estructuras más refinadas, así como la adopción de tecnologías de preparación avanzadas.