Cerâmicas de precisão, especialmente cerâmicas estruturais avançadas, são materiais indispensáveis ​​na fabricação de semicondutores de alta qualidade, permeando toda a cadeia da indústria, desde a fabricação de chips, testes e embalagem. Cerâmicas de precisão como alumina, nitreto de silício, nitreto de alumínio e carboneto de silício, que atendem plenamente aos rigorosos requisitos de processos de semicondutores para alta pureza, alta resistência ao calor, alta resistência ao desgaste, resistência robusta à corrosão e isolamento elétrico superior. Em equipamentos semicondutores, as cerâmicas de precisão respondem por aproximadamente 16% do valor total e são amplamente aplicadas na fabricação de componentes para equipamentos, incluindo máquinas de polimento de wafers, equipamentos de tratamento térmico, máquinas de litografia, equipamentos de deposição, equipamentos de gravação e máquinas de implantação iônica.

Processo de inscrição	Componentes Cerâmicos
CMP	Mesa de polimento, placa de polimento, braço de manuseio
Fotolitografia	Mandril de vácuo, mandril de wafer, mesa de trabalho, braço de manuseio
Processamento em alta temperatura (RTP / Epitaxia / Oxidação / Difusão)	Isolador, susceptor de base, barco wafer, tubo de forno, remo cantilever
Deposição	Tampa da câmara, revestimento da câmara, anel de deposição, mandril eletrostático, aquecedor, isolador de galvanoplastia, filtro de quebra de vácuo
Gravar	Parte superior da cúpula, corpo da câmara, anel de foco, bocal, mandril eletrostático, braço de manuseio
Implantação Iônica	Rolamento, mandril a vácuo, mandril eletrostático

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I. Fabricação de chips: componentes principais

1. Processamento de wafer

A. Mandris eletrostáticos

Os mandris eletrostáticos são comumente feitos de material de alta purezaaluminaenitreto de alumíniocerâmica. Sua principal função é adsorver e fixar wafers semicondutores durante processos como gravação, deposição química de vapor e deposição física de vapor. Nestes processos, os mandris eletrostáticos precisam ter excelente planicidade geral, isolamento elétrico, resistência à erosão por plasma e controle preciso de temperatura através de um sistema interno de aquecimento e resfriamento.

B. Componentes do processo de gravação

Componentes como revestimentos cerâmicos, anéis de foco e discos de distribuição de gás usados ​​em câmaras de reação de ataque químico são normalmente expostos diretamente a altas temperaturas e condições severas de ataque por corrosão. A indústria normalmente usa óxido de ítrio, nitreto de alumínio e óxido de alumínio para fabricar esses componentes, garantindo que eles tenham uma resistência à corrosão extremamente forte para evitar que contaminem o wafer. O óxido de ítrio apresenta excelente resistência à corrosão em plasmas halógenos (como Cl₂ e CF₄), tornando-o a escolha preferida para máquinas de gravação de alta qualidade. A cerâmica de nitreto de alumínio de alta pureza possui excelente condutividade térmica, resistência ao calor e isolamento, com coeficiente de expansão térmica próximo ao do silício, e apresenta excelente resistência ao plasma, resultando em distribuição uniforme de calor, tornando-a uma escolha ideal para corrosão de componentes.

C. Polimento químico-mecânico

As cabeças de polimento de cerâmica usadas em equipamentos de polimento químico-mecânico são geralmente fabricadas em nitreto de alumínio, porque o nitreto de alumínio possui dureza, resistência ao desgaste e estabilidade química superiores. Essas propriedades do material permitem que as cabeças de polimento de cerâmica operem de forma estável em ambientes de polimento químico-mecânico de longo prazo para manter a pressão de planicidade consistente na superfície do wafer.

D. Implantação iônica

Os componentes usados ​​como isolantes, acessórios e defletores nas linhas de luz dos processos de implantação iônica exigem alto isolamento para evitar o acúmulo de carga e resistir ao bombardeio por feixes de íons de alta energia. Alumina enitreto de silíciopossuem propriedades de material confiáveis, tornando-os ideais para a fabricação de componentes nesses componentes.

2. Deposição de filme fino

Cerâmicas de precisão, como nitreto de alumínio e alumina, podem ser produzidas como placas de aquecimento, susceptores e revestimentos de câmara em equipamentos de deposição química de vapor. Suas propriedades superiores de material permitem manter um desempenho estável e evitar a liberação de impurezas indesejadas em ambientes operacionais desafiadores, envolvendo altas temperaturas de trabalho (até várias centenas de graus Celsius) e gases reativos corrosivos.

3. Tratamento Térmico (Difusão, Oxidação)

Alta purezavidro de quartzo(embora não seja uma cerâmica típica, enquadra-se na categoria de cerâmica de silicato) ecarboneto de silícioa cerâmica é comumente usada na fabricação de tubos de forno de difusão e barcos wafer. O carboneto de silício possui alta condutividade térmica, resistência mecânica em altas temperaturas, alta rigidez, baixo coeficiente de expansão térmica, boa uniformidade térmica, resistência à corrosão e resistência ao desgaste. Além de ser utilizado na produção de tubos de forno e barcos wafer, também pode ser aplicado na produção e processamento de plataformas XY, bases,anel de focagems, placas de polimento,mandris de wafer, mandris a vácuo,armas de transporte, epás cantilever.

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II. Teste e embalagem de chips

1. Cartões de sonda de teste

Cerâmicas de precisão, como alumina e nitreto de alumínio, são comumente usadas como substratos para cartões de sonda. Esses substratos cerâmicos oferecem excelente isolamento, planicidade e estabilidade dimensional para garantir que milhares de microssondas possam ser alinhadas com precisão com pequenas almofadas no chip para testes de desempenho elétrico.

2. Substrato de embalagem e alojamento

O nitreto de alumínio e o óxido de berílio são materiais comumente usados ​​para a fabricação de substratos e invólucros de embalagens. Eles oferecem hermeticidade excepcional, alta condutividade térmica e um coeficiente de expansão térmica compatível com o silício para proteger efetivamente o chip e dissipar o calor durante pacotes cerâmicos, como CERDIP e CQFP. Nos módulos de potência, o substrato de nitreto de alumínio como camada isolante pode conduzir com eficiência o calor gerado pelo chip para o dissipador de calor metálico, garantindo ao mesmo tempo o isolamento elétrico entre os circuitos.

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As cerâmicas de precisão são os “heróis anônimos” da indústria de semicondutores. Embora não constituam diretamente o circuito do chip, eles são a pedra angular e o guardião do qual depende a fabricação de chips de última geração. A cerâmica de precisão, com suas propriedades de material confiáveis ​​e consistentes, apoia a indústria de semicondutores na construção de dispositivos menores, mais rápidos e mais robustos.