揭秘半導體陶瓷：極高的純度、耐熱性和卓越的性能！

先進的 陶瓷零件 半導體設備：產業化需求與材料概況

由於先進陶瓷元件在半導體設備中扮演著至關重要的角色，其在半導體領域的產業化必須在三個關鍵維度上滿足嚴格的要求：

• 先進陶瓷材料的性能：必須滿足機械、熱、介電、化學（耐酸、耐鹼）和等離子體腐蝕等方面的綜合要求。

• 硬質、脆性及難加工材料的精密加工：先進的 陶瓷是 陶瓷材料硬度高且脆，為加工帶來了巨大挑戰。半導體設備的高精度要求使得加工成為陶瓷元件應用中持續存在的瓶頸。。

• 加工新產品的表面處理：由於半導體設備中的陶瓷元件通常與晶圓緊密相鄰，有些甚至直接接觸，因此嚴格控製表面金屬離子和顆粒污染至關重要。由此可見，加工後表面處理是其成功部署的關鍵技術。。

半導體陶瓷包括氧化鋁（Al₂O₃）， 氮化矽 （Si₃N₄）、氮化鋁（AlN）、碳化矽（SiC）等。精密陶瓷元件約佔半導體設備總價值的16%。多種先進陶瓷材料被廣泛應用，每種材料都具有獨特的性能和適用領域。以下列舉了一些常見的先進陶瓷材料及其特性和典型應用領域：

1. 氧化鋁 (Al₂O₃)

• 特徵：

  • 高硬度和優異的耐磨性。

  • 良好的電氣絕緣性能。

  • 耐高溫（熔點約2050°C）。

  • 良好的化學穩定性和耐腐蝕性。

• 申請領域：

  • 威化餅船（威化餅船）。

  • 絕緣部件。

  • 化學機械拋光 (CMP) 墊、基板封裝。

2. 氮化鋁（AlN）

• 特徵：

  • 高導熱係數（約 170-200 W/m·K）。

  • 低熱膨脹係數（接近矽）。

  • 良好的電氣絕緣性能。

  • 耐高溫性和抗熱衝擊性。

• 申請領域：

  • 半導體封裝基板。

  • 散熱器和導熱板。

  • 高功率電子設備。

  • 薄膜沉積設備中的加熱器。

3. 碳化矽 (SiC)

• 特徵：

  • 極高的硬度（莫氏硬度 9.2）。

  • 優異的高溫性能（熔點約2700℃）。

  • 高導熱係數（約 120-200 W/m·K）。

  • 耐腐蝕性和耐磨性。

• 申請領域：

  • 蝕刻設備中的組件。

  • 高溫加熱器。

  • 半導體晶圓船。

  • 用於高功率電子裝置的基板。

  • 光刻機中的晶圓台、導軌、反射鏡和陶瓷卡盤。

4. 氮化矽（Si₃N₄）

• 特徵：

  • 高強度和高韌性。

  • 耐高溫（熔點約1900℃）。

  • 良好的耐熱衝擊性。

  • 耐腐蝕性和耐磨性。

• 申請領域：

  • 高溫結構部件。

  • 半導體製造設備中的載子。

  • 熱管理材料。

  • 高可靠性包裝材料。

5. 氮化硼 (BN)

• 特徵：

  • 高導熱係數（約 60 W/m·K）。

  • 低介電常數。

  • 良好的潤滑性。

  • 耐高溫性和抗熱衝擊性。

• 申請領域：

  • 高溫絕緣材料。

  • 半導體設備中的潤滑零件。

  • 熱管理材料