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。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。今天,諾一精密陶瓷為大家分享的是“氧化鋁陶瓷在半導體設備中的應用”。
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。
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、諾一精瓷、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。
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。
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