Bei Halbleiteranwendungen werden viele Komponenten benötigt, die hohen Temperaturen, hohem Vakuum und starker chemischer Korrosion standhalten, um einen stabilen Betrieb der Geräte zu gewährleisten. Zum Beispiel die Aluminiumoxid-Keramik-Arm ist für die genaue Ausrichtung der Waferposition für die nächsten Verarbeitungsschritte (wie Dünnschichtabscheidung, Fotolithografie usw.) verantwortlich. Hochleistungskeramik ist in der Halbleiterindustrie weit verbreitet. Im Folgenden sind die wichtigsten Materialtypen und typischen Anwendungen aufgeführt.
Wichtige hochentwickelte keramische Materialien
Aluminiumnitrid-Keramik
- Hohe Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolationseigenschaften, perfekte thermische Übereinstimmung mit Silizium
- Substrate für Halbleitergehäuse, IGBT-Module und RF-Geräteträger für eine effiziente Wärmeableitung.
Tonerde-Keramik
- Hohe mechanische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und moderate Kosten.
- Auskleidung von Vakuumkammern, Düse von Plasmaätzmaschinen, Teile von Wafer-Transfer-Roboterarmen in Halbleiteranlagen
Siliziumkarbid-Keramik
- Ultrahohe Temperaturstabilität (＞1600℃), Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit
- Reaktorkomponenten für epitaktisches Wachstum, Wärmefeldmaterialien für Hochtemperatur-CVD-Anlagen (chemische Gasphasenabscheidung)
- Hohe Bruchzähigkeit, ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit
- Präzisionslager für Fotolithografiemaschinen und Wafer-Schneidemesser zur Verringerung von Vibrationen und Verschleiß bei der Bearbeitung
Beispiele für halbleitende Keramiken
Herausforderungen in der Bearbeitungstechnologie
Präzisionsbearbeitung: Die Sprödigkeit von Keramik erfordert hochpräzise Bearbeitungstechniken (wie Laserschneiden und Diamantschleifen), um Toleranzen im Mikrometerbereich und komplexe Strukturen zu erreichen.
Werkstoff-Verbundwerkstoffe: Entwicklung von Keramik-Metall-Verbundsubstraten (z. B. AlSiC), um die Anforderungen an Wärmeableitung und mechanische Festigkeit in Einklang zu bringen.
Aufkommender Bedarf: Mit dem Aufkommen von Halbleitern der dritten Generation (GaN, SiC) sind keramische Hochspannungs- und Hochfrequenz-Packaging-Lösungen zu einem Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung geworden.
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Alle Toleranzen können auf der Grundlage von Größe, Form und Geometrie der keramischen Präzisionskomponenten verbessert werden, um sie perfekt an Ihre Ausrüstung und Ihre spezifischen Anforderungen anzupassen.
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