Die neue Halbleiterkeramik: Extrem reine Materialien, hohe Hitzebeständigkeit und überragende Leistung!

Fortschrittlich Keramische Bauteile für Halbleiteranlagen: Industrialisierungsanforderungen und Materialprofile

Die Industrialisierung von Hochleistungskeramikbauteilen im Halbleitersektor muss aufgrund ihrer zentralen Rolle und Position innerhalb von Halbleiteranlagen strenge Anforderungen in drei kritischen Dimensionen erfüllen:

• Leistungsfähigkeit von Hochleistungskeramikwerkstoffen:Muss umfassende Anforderungen an mechanische, thermische, dielektrische, chemische Beständigkeit (gegenüber Säuren und Laugen) und Plasmakorrosionsbeständigkeit erfüllenDie

• Präzisionsbearbeitung von harten, spröden und schwer zerspanbaren Werkstoffen:Fortschrittlich Keramik ist Hart und spröde stellen sie erhebliche Herausforderungen an die Bearbeitung. Die hohen Präzisionsanforderungen von Halbleiteranlagen machen die Bearbeitung zu einem ständigen Engpass bei der Anwendung von Keramikbauteilen.Die

• Oberflächenbehandlung von maschinell bearbeiteten Neuprodukten:Da Keramikkomponenten in Halbleiteranlagen häufig in unmittelbarer Nähe zu Wafern angeordnet sind und teilweise sogar direkten Kontakt haben, ist eine strenge Kontrolle von Oberflächenmetallionen und Partikelverunreinigungen unerlässlich. Daher ist die Oberflächenbehandlung nach der Bearbeitung eine Schlüsseltechnologie für ihren erfolgreichen Einsatz.Die

Zu den Halbleiterkeramiken gehört Aluminiumoxid (Al₂O₃). Siliziumnitrid (Si₃N₄), Aluminiumnitrid (AlN), Siliziumkarbid (SiC) und andere. Präzisionskeramische Bauteile machen etwa 16 % des Wertes von Halbleiteranlagen aus.Es werden verschiedene Hochleistungskeramikwerkstoffe eingesetzt, die jeweils einzigartige Eigenschaften und geeignete Anwendungsgebiete aufweisen. Nachfolgend sind gängige Hochleistungskeramikwerkstoffe mit ihren Eigenschaften und typischen Anwendungsgebieten aufgeführt:

1. Aluminiumoxid (Al₂O₃)

• Eigenschaften:

  • Hohe Härte und ausgezeichnete VerschleißfestigkeitDie

  • Gute elektrische IsolationseigenschaftenDie

  • Hochtemperaturbeständigkeit (Schmelzpunkt ~2050°C)Die

  • Gute chemische Stabilität und KorrosionsbeständigkeitDie

• Anwendungsbereiche:

  • Waferboote (Wafer Boats)Die

  • IsolierkomponentenDie

  • Chemisch-mechanische Polierpads (CMP), SubstratpaketeDie

2. Aluminiumnitrid (AlN)

• Eigenschaften:

  • Hohe Wärmeleitfähigkeit (ca. 170-200 W/m·K)Die

  • niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient (ähnlich dem von Silizium)Die

  • Gute elektrische IsolationseigenschaftenDie

  • Hochtemperaturbeständigkeit und TemperaturwechselbeständigkeitDie

• Anwendungsbereiche:

  • HalbleitergehäusesubstrateDie

  • Kühlkörper und WärmeverteilerDie

  • Elektronische HochleistungsgeräteDie

  • Heizelemente in DünnschichtabscheidungsanlagenDie

3. Siliciumcarbid (SiC)

• Eigenschaften:

  • Extrem hart (Mohs-Härte 9,2)Die

  • Ausgezeichnete Hochtemperatureigenschaften (Schmelzpunkt ~2700°C)Die

  • Hohe Wärmeleitfähigkeit (ca. 120-200 W/m·K)Die

  • Korrosions- und VerschleißbeständigkeitDie

• Anwendungsbereiche:

  • Komponenten in ÄtzanlagenDie

  • HochtemperaturheizungenDie

  • Halbleiter-Wafer-BooteDie

  • Substrate für HochleistungselektronikgeräteDie

  • Wafer-Tische, Führungen, Reflektorspiegel und Keramikspannfutter in LithographiemaschinenDie

4. Siliziumnitrid (Si₃N₄)

• Eigenschaften:

  • Hohe Festigkeit und hohe ZähigkeitDie

  • Hochtemperaturbeständigkeit (Schmelzpunkt ~1900°C)Die

  • Gute TemperaturwechselbeständigkeitDie

  • Korrosions- und VerschleißbeständigkeitDie

• Anwendungsbereiche:

  • Hochtemperatur-StrukturbauteileDie

  • Träger in HalbleiterfertigungsanlagenDie

  • Materialien für das WärmemanagementDie

  • Hochzuverlässige VerpackungsmaterialienDie

5. Bornitrid (BN)

• Eigenschaften:

  • Hohe Wärmeleitfähigkeit (ca. 60 W/m·K)Die

  • niedrige DielektrizitätskonstanteDie

  • Gute SchmierfähigkeitDie

  • Hochtemperaturbeständigkeit und TemperaturwechselbeständigkeitDie

• Anwendungsbereiche:

  • Hochtemperatur-IsoliermaterialienDie

  • Schmierung von Komponenten in HalbleiteranlagenDie

  • Materialien für das Wärmemanagement