Con proprietà eccezionali come resistenza alle alte-temperature, resistenza alla corrosione del plasma, elevata purezza ed elevato isolamento elettrico, le ceramiche avanzate fungono da materie prime critiche per componenti chiave nelle apparecchiature per semiconduttori attraverso l'intero flusso di processo-compresi incisione,-deposizione di film sottili, litografia, CMP, pulizia e imballaggio/test. Questi componenti influiscono direttamente sulla resa del truciolo e sulla stabilità dell'attrezzatura. Questo articolo, strutturato attorno al flusso del processo di produzione dei chip, esamina le applicazioni dei componenti ceramici nei produttori di apparecchiature domestiche, il progresso industriale e lo stato attuale della sostituzione delle importazioni, processo per processo.
I. Produzione di wafer
Componenti e materiali chiave: vassoi in ceramica, riscaldatori in ceramica, valvole a semiconduttore, parti della camera a vuoto (Al₂O₃, Si₃N₄, SiC, ecc.)
Requisiti prestazionali chiave: elevata purezza, resistenza alle alte-temperature, resistenza agli shock termici, elevata planarità – per supportare la preparazione del substrato per i wafer di silicio.
II. Lavorazione termica (ossidazione/diffusione/ricottura)
Componenti e materiali chiave: barchette SiC, parti in ceramica del tubo del forno, riscaldatori in ceramica, ugelli in ceramica, valvole in ceramica
Requisiti prestazionali chiave: resistenza alle alte-temperature (maggiore o uguale a 1200 gradi), resistenza agli shock termici, basso degassamento, elevata purezza - adatto per processi di ossidazione/diffusione/ricottura ad alte-temperature.
III. Deposizione di film-sottile
Componenti e materiali chiave: riscaldatori ceramici (AlN, Al₂O₃, Si₃N₄); anelli di deposizione, rivestimenti della camera, parti di distribuzione del gas (SiC, Al₂O₃)
Requisiti prestazionali chiave: uniformità della temperatura ad alta-precisione entro ±1 grado, eccellente stabilità termica, basso degassamento, resistenza alla deformazione ad alta-temperatura – adatto per deposizione continua di lunga-durata.
IV. Litografia e rivestimento/sviluppo
Componenti e materiali chiave: stadi di precisione, mandrini a vuoto in ceramica, supporti per maschere, basi antivibranti-(cordierite, SiC, vetro-a bassa espansione-ceramiche come Zerodur); per attrezzature di rivestimento/sviluppo: bracci in ceramica, mandrini in ceramica microporosa, dita a vuoto
Requisiti prestazionali chiave: coefficiente di espansione termica ultra-basso, planarità ultra-di livello nano-elevato, rigidità elevata, smorzamento delle vibrazioni – per garantire un'esposizione ad alta-precisione nella litografia; le parti di rivestimento/sviluppo richiedono inoltre resistenza alla corrosione chimica e bassa generazione di particelle.
V. Acquaforte
Componenti e materiali chiave: mandrini elettrostatici (Al₂O₃, AlN); anelli di messa a fuoco, soffioni doccia, piastre di distribuzione del gas, rivestimenti della camera (SiC, Y₂O₃ come materiale di rivestimento)
Requisiti prestazionali chiave: resistenza alla corrosione del plasma, purezza ultra-elevata, basso rilascio di particelle, elevato isolamento elettrico – adatto per incisione ad alta-frequenza e ad alta-intensità.
VI. Impianto ionico
Componenti e materiali principali: valvole a vite in ceramica, parti strutturali isolanti in ceramica, componenti in ceramica resistenti alla-corrosione ad alta temperatura-
Requisiti prestazionali chiave: elevata purezza, resistenza ad alta-tensione, basso degassamento, stabilità dimensionale – adatto per il trasporto e l'isolamento di fasci ionici.
VII. CMP (Planarizzazione Chimico Meccanica)
Componenti e materiali chiave: mandrini in ceramica, piani di lavoro in ceramica, piastre in ceramica porosa
Requisiti prestazionali chiave: elevata planarità, elevata rigidità, resistenza all'usura, resistenza alla corrosione chimica - per supportare la planarizzazione dei wafer.
VIII. Pulizia
Componenti e materiali principali: ugelli in ceramica, valvole in ceramica, parti strutturali in ceramica-resistenti alla corrosione
Requisiti prestazionali chiave: resistenza agli acidi/alcali forti, elevata purezza, basso rilascio di particelle – adatto per ambienti di pulizia a umido.