在半導體產業中，半導體制造設備是我國卡脖子的問題，也是重點鼓勵發展的產業。近幾年，隨著國家政策的調整，半導體行業迅速發展，產業規模急速增大，半導體制造設備持續向精密化、復雜化演變，高精密陶瓷關鍵部件的技術要求也越來越高。
活躍于半導體制造裝置中的主要精密陶瓷零部件
精密陶瓷在半導體中的應用
半導體設備需要大量的精密陶瓷部件。由于陶瓷具有高硬度、高彈性模量、高耐磨、高絕緣、耐腐蝕、低膨脹等優點，可用作硅片拋光機、外延/氧化/擴散等熱處理設備、光刻機、沉積設備，半導體刻蝕設備，離子注入機等設備的零部件。半導體陶瓷有氧化鋁、氮化硅、氮化鋁、碳化硅等，在半導體設備中，精密陶瓷的價值約占16%左右。
01、氧化鋁陶瓷(Al2O3)
氧化鋁在半導體裝備中使用最為廣泛的精密陶瓷材料。具有材料結構穩定，機械強度高，硬度高，熔點高，抗腐蝕，化學穩定性優良，電阻率大，電絕緣性能好等優點，在半導體設備中應用廣泛。
在半導體刻蝕設備中，刻蝕機腔室材料作為晶圓污染的主要來源，等離子刻蝕對其影響程度決定了晶圓的良率、質量、刻蝕工藝的穩定性等等。因此，刻蝕機腔室材料的選用尤為重要。當前，主要采用高純Al2O3涂層或Al2O3陶瓷作為刻蝕腔體和腔體內部件的防護材料。除了腔體以外，等離子體設備的氣體噴嘴，氣體分配盤和固定晶圓的固定環等也需用到氧化鋁陶瓷。
在晶圓硅晶片的搬運中，會應用到氧化鋁陶瓷制成的陶瓷機械手臂。氧化鋁陶瓷和碳化硅陶瓷都具備致密質、高硬度、高耐磨性的物理性質，以及良好的耐熱性能、優良的機械強度，高溫環境仍具有良好的絕緣性、良好的抗腐蝕性等物理性能，是用于制作半導體設備機械手臂的絕佳材料。從材料性質來看，碳化硅陶瓷用于制作陶瓷機械手臂較為合適，但是從材料價格、加工難度等經濟方面來說，氧化鋁陶瓷機械手臂的性價比更高。
此外，在晶圓拋光工藝中，氧化鋁陶瓷可被廣泛應用于拋光板、拋光磨墊校正平臺、真空吸盤等。
02、碳化硅陶瓷(SiC)
碳化硅具有高導熱性、高溫機械強度、高剛度、低熱膨脹系數、良好的熱均勻性、耐腐蝕性、耐磨耗性等特性。碳化硅在高達1400℃的極端溫度下，其仍能保持良好的強度。采用碳化硅陶瓷的研磨盤由于硬度高而磨損小，且熱膨脹系數與硅晶片基本相同，因而可以高速研磨拋光。
在硅晶片生產時，需要經過高溫熱處理，常使用碳化硅夾具運輸，其耐熱、無損，可在表面涂敷類金剛石（DLC）等涂層，可增強性能，緩解晶片損壞，同時防止污染擴散。此外，碳化硅陶瓷還可應用在XY平臺、基座、聚焦環、拋光板、晶圓夾盤、真空吸盤、搬運臂、爐管、晶舟、懸臂槳等。
03、氮化鋁陶瓷(AIN)
高純氮化鋁陶瓷具有卓越的熱傳導性，耐熱性、絕緣性，熱膨脹系數接近硅，且具有優異的等離子體抗性，產品熱量分布均勻?？蓱糜诰訜岬募訜崞?、靜電夾盤等。
04、氮化硅陶瓷(Si3N4)
氮化硅(Si3N4）是斷裂韌性高、耐熱沖擊性強、高耐磨耗性、高機械強度、耐腐蝕的材料?？蓱糜诎雽w設備的平臺、軸承等部件。
發展現狀及前景
隨著國內半導體行業蓬勃發展，晶圓代工廠紛紛在中國建廠，帶動了半導體材料和設備配套的完善，國外供應鏈資源配置向國內傾斜，同時也涌現了不少優秀的本土半導體設備廠商，如凱世通、中科信裝備、中微半導體、北方華創、華海清科等等。
由于半導體設備陶瓷部件的生產涉及原始設備制造商認證，因此屬于獨占性高門檻行業。相關企業有京瓷、NGK、coorstek、杭州大和熱磁電子、卡貝尼、蘇州珂瑪等。在國產化發展的趨勢下，半導體設備精密陶瓷部件的需求將增大，國內精密陶瓷企業將迎來發展機遇。
繼2020年同比增長17%以及2021年同比增長39%之后，晶圓廠設備支出預計在2022將繼續保持增長。SEMI(國際半導體產業協會)在最新一期《世界晶圓廠預測報告》指出，2022年全球前端晶圓廠設備(不含封裝測試的前道工藝設備，一般為晶圓制造設備)支出預計將超過980億美元，達到歷史新高，連續第三年實現增長。
目前我國有幾百家半導體的設計、生產廠家，但半導體設備和關鍵精密部件大都依賴進口，大大制約了國內半導體行業的發展。高精密陶瓷部件的價值約占半導體設備的10％以上，全球市場約為100億美元，幾乎完全被美國、日本、韓國等國外企業壟斷。而我國半導體行業要實現高質量發展，就必須擁有自己的關鍵核心技術和產業資源配套，開展半導體設備用精密陶瓷產品的開發，經濟價值、戰略價值非常重大。
小 結
顯然，在半導體設備制造中，先進陶瓷作為關鍵部件材料，扮演了重要角色。我國半導體行業要想是實現高質量的發展，就要先從精密陶瓷零部件方面，著手解決半導體制造設備的卡脖子問題，從根本上來推動我國半導體行業的發展。
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