精密陶瓷在半导体中的应用

在半导体产业中，半导体制造设备是我国卡脖子的问题，也是重点鼓励发展的产业。近几年，随着国家政策的调整，半导体行业迅速发展，产业规模急速增大，半导体制造设备持续向精密化、复杂化演变，高精密陶瓷关键部件的技术要求也越来越高。

精密陶瓷在半导体中的应用

半导体设备需要大量的精密陶瓷部件。由于陶瓷具有高硬度、高弹性模量、高耐磨、高绝缘、耐腐蚀、低膨胀等优点，可用作硅片抛光机、外延/氧化/扩散等热处理设备、光刻机、沉积设备，半导体刻蚀设备，离子注入机等设备的零部件。半导体陶瓷有氧化铝、氮化硅、氮化铝、碳化硅等，在半导体设备中，精密陶瓷的价值约占16%左右。

1、氧化铝(Al2O3)

氧化铝在半导体装备中使用最为广泛的精密陶瓷材料。具有材料结构稳定，机械强度高，硬度高，熔点高，抗腐蚀，化学稳定性优良，电阻率大，电绝缘性能好等优点，在半导体设备中应用广泛。

在半导体刻蚀设备中，刻蚀机腔室材料作为晶圆污染的主要来源，等离子刻蚀对其影响程度决定了晶圆的良率、质量、刻蚀工艺的稳定性等等。因此，刻蚀机腔室材料的选用尤为重要。当前，主要采用高纯Al?O?涂层或Al?O?陶瓷作为刻蚀腔体和腔体内部件的防护材料。除了腔体以外，等离子体设备的气体喷嘴，气体分配盘和固定晶圆的固定环等也需用到氧化铝陶瓷。

陶瓷四轴加工

在晶圆硅晶片的搬运中，会应用到氧化铝陶瓷制成的陶瓷机械手臂。氧化铝陶瓷和碳化硅陶瓷都具备致密质、高硬度、高耐磨性的物理性质，以及良好的耐热性能、优良的机械强度，高温环境仍具有良好的绝缘性、良好的抗腐蚀性等物理性能，是用于制作半导体设备机械手臂的绝佳材料。从材料性质来看，碳化硅陶瓷用于制作陶瓷机械手臂较为合适，但是从材料价格、加工难度等经济方面来说，氧化铝陶瓷机械手臂的性价比更高。此外，在晶圆抛光工艺中，氧化铝陶瓷可被广泛应用于抛光板、抛光磨垫校正平台、真空吸盘等。

2、碳化硅(SiC)

碳化硅具有高导热性、高温机械强度、高刚度、低热膨胀系数、良好的热均匀性、耐腐蚀性、耐磨耗性等特性。碳化硅在高达1400℃的极端温度下，其仍能保持良好的强度。采用碳化硅陶瓷的研磨盘由于硬度高而磨损小，且热膨胀系数与硅晶片基本相同，因而可以高速研磨抛光。
在硅晶片生产时，需要经过高温热处理，常使用碳化硅夹具运输，其耐热、无损，可在表面涂敷类金刚石（DLC）等涂层，可增强性能，缓解晶片损坏，同时防止污染扩散。此外，碳化硅陶瓷还可应用在XY平台、基座、聚焦环、抛光板、晶圆夹盘、真空吸盘、搬运臂、炉管、晶舟、悬臂桨等。

3、氮化铝(AlN)

高纯氮化铝陶瓷具有卓越的热传导性，耐热性、绝缘性，热膨胀系数接近硅，且具有优异的等离子体抗性，产品热量分布均匀。可应用于晶片加热的加热器、静电夹盘等。

4、氮化硅(Si3N4)

氮化硅(Si3N4）是断裂韧性高、耐热冲击性强、高耐磨耗性、高机械强度、耐腐蚀的材料。可应用于半导体设备的平台、轴承等部件。

陶瓷硬度高，材料的脆性较大，加工时容易出现崩边、碎裂等情况。通常加工陶瓷件都是使用专用的陶瓷精雕机加工，可以有效的减少成本，达到高精密加工。鑫腾辉数控自研了一款陶瓷加工专用的陶瓷雕铣机，防护性能好、加工精度高。陶瓷雕铣机加强了机床的刚性，加工时产生的振动可降至最小，保证精度的同时也可以提升加工效率，而且防护性能针对陶瓷粉末进行了加强，可以完全杜绝粉末对机床的损伤。鑫腾辉数控也可以提供陶瓷加工技术，拥有一支技术精湛的CNC加工、磨削团队，精密零部件研发定制加工等。陶瓷精雕机厂家：18823672556.

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