En los últimos años, con el ajuste de las políticas nacionales, la industria de semiconductores ha experimentado un rápido desarrollo y su escala industrial se ha expandido drásticamente. Mientras tanto, los equipos de fabricación de semiconductores han evolucionado continuamente hacia una mayor precisión y complejidad.
Gracias a sus ventajas, como alta dureza, alto módulo elástico, excelente resistencia al desgaste, alto aislamiento, alta resistencia a la corrosión y baja expansión térmica, la cerámica puede utilizarse como componente para equipos semiconductores, como pulidores de obleas de silicio, equipos de tratamiento térmico (p. ej., sistemas de epitaxia, oxidación y difusión), máquinas de litografía, equipos de deposición, equipos de grabado de semiconductores e implantadores de iones. Por lo tanto, la I+D y la producción de componentes cerámicos de precisión inciden directamente en el desarrollo de la industria de semiconductores, y los requisitos para sus tecnologías de preparación son cada vez más estrictos.
Debido a su posición e importancia en los equipos semiconductores, los componentes cerámicos industriales deben cumplir estrictos requisitos para la industrialización en el campo de los semiconductores en los siguientes tres aspectos:
Rendimiento del material cerámico industrial:Debe cumplir con los requisitos de rendimiento integrales de los equipos semiconductores para materiales en mecánica, resistencia al calor, dieléctrica, ácida y alcalina y corrosión por plasma.
Mecanizado de precisión de materiales duros, frágiles y difíciles de procesar: Materiales cerámicos industrialesPertenecen a materiales duros, frágiles y difíciles de procesar. Los equipos semiconductores requieren componentes de alta precisión, y el mecanizado siempre ha sido uno de los obstáculos en la aplicación de componentes cerámicos en equipos semiconductores.
Tratamiento superficial de nuevos productos procesados:Debido a que los componentes cerámicos en equipos semiconductores suelen rodear firmemente la oblea, e incluso algunos entran en contacto directo con ella, el control de los iones y partículas metálicas superficiales es extremadamente estricto. El tratamiento superficial posterior al procesamiento es una de las tecnologías clave para la aplicación de componentes cerámicos en equipos semiconductores.
Las cerámicas semiconductoras incluyen óxido de aluminio, nitruro de silicio, nitruro de aluminio, carburo de silicio, etc. En los equipos semiconductores, el valor de la cerámica de precisión representa aproximadamente el 16%.Existen diversos tipos de materiales cerámicos industriales utilizados en semiconductores, cada uno con propiedades y campos de aplicación únicos. A continuación, se presentan los materiales cerámicos industriales más comunes, sus características y áreas de aplicación:
Características:
Alta dureza y alta resistencia al desgaste.
Buen rendimiento de aislamiento.
Resistencia a altas temperaturas (punto de fusión aproximadamente 2050 ℃).
Buena estabilidad química y resistencia a la corrosión.
Campos de aplicación:
Barco de obleas
Componentes aislados.
Almohadilla de planarización químico-mecánica (CMP)
Sustrato de encapsulación
2. Nitruro de aluminio (AlN)
Características:
Alta conductividad térmica (aprox. 170–200 W/m·K).
Bajo coeficiente de expansión térmica (cercano al del silicio).
Excelente aislamiento eléctrico.
Resistencia a altas temperaturas y resistencia al choque térmico.
Campos de aplicación:
Sustrato de paquete de semiconductores
Disipador de calor y disipador de calor
Dispositivos electrónicos de alta potencia
Calentador para equipos de deposición de película delgada
3. Carburo de silicio (SiC)
Características:
Dureza extremadamente alta (dureza Mohs 9,2).
Excelente resistencia a altas temperaturas (punto de fusión aprox. 2700°C).
Alta conductividad térmica (aprox. 120–200 W/m·K).
Resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste.
Campos de aplicación:
Componentes del equipo de grabado
Calentador de alta temperatura
Barco de obleas semiconductoras
Sustrato para dispositivos electrónicos de alta potencia
4. Nitruro de Silicio (Si₃N₄)
Características:
Alta resistencia y alta tenacidad.
Resistencia a altas temperaturas (punto de fusión aprox. 1900 ℃).
Excelente resistencia al choque térmico.
Resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste.
Campos de aplicación:
Componentes estructurales de alta temperatura
Portadores en equipos de fabricación de semiconductores
Materiales de gestión térmica
Materiales de embalaje de alta fiabilidad
Estos materiales cerámicos industriales desempeñan un papel clave en la fabricación de semiconductores, satisfaciendo los requisitos de alta precisión, alta confiabilidad y alto rendimiento e impulsando el avance de la tecnología de semiconductores.
