Composants en céramique d'alumine : le matériau de base qui propulse le marché des équipements semi-conducteurs
Les composants en céramique d'alumine possèdent d'excellentes propriétés, telles qu'une dureté élevée, une résistance mécanique élevée, une résistance à l'usure extrême, une résistance aux hautes températures, une résistivité électrique élevée et une bonne isolation électrique. Ils répondent aux exigences de performance complexes de la fabrication de semi-conducteurs dans des environnements spécifiques comme le vide et les hautes températures, et jouent un rôle essentiel et irremplaçable sur les lignes de production. Leurs applications couvrent la quasi-totalité des équipements de fabrication de semi-conducteurs, ce qui en fait des composants clés de ces équipements. Avec le développement continu de l'industrie des semi-conducteurs, l'importance des composants en céramique d'alumine dans la chaîne industrielle va s'accroître.
❶......Applications des composants en céramique d'alumine dans le domaine des semi-conducteurs
La céramique d'alumine est un matériau céramique dont la phase cristalline principale est l'alumine alpha (α-Al₂O₃). Selon leur teneur en alumine, on peut la diviser en deux catégories : haute pureté et ordinaire.
Les performances des céramiques d'alumine s'améliorent avec l'augmentation de leur teneur en alumine. Cependant, plus cette teneur est élevée, plus le processus de préparation devient complexe. Utilisées dans le domaine des semi-conducteurs, les céramiques d'alumine doivent répondre à des exigences de pureté extrêmement élevées, généralement supérieures à 99,5 %.
Dans le domaine des semi-conducteurs, les composants en céramique d'alumine sont des composants clés des équipements semi-conducteurs. La plupart sont utilisés dans des chambres proches de la plaquette. Classés selon leur application dans les équipements semi-conducteurs, ils sont principalement classés en catégories telles que : type à anneau et cylindre, type à guidage de gaz, type à support et fixation, type à joint de préhension et type à module.
Type d'anneau et de cylindre
Dans le processus de gravure, pour réduire la contamination des plaquettes pendant la gravure au plasma, des revêtements d'alumine de haute pureté ou des céramiques d'alumine à forte résistance à la corrosion sont sélectionnés comme matériaux de protection pour les chambres de gravure et les revêtements de chambre.
Type de guidage du flux de gaz
Le nettoyage au plasma utilise des gaz corrosifs contenant des halogènes hautement réactifs, tels que des gaz à base de fluor et de chlore. Les buses à gaz sont généralement fabriquées en céramique d'alumine, qui doit présenter des propriétés telles qu'une résistance élevée au plasma, une rigidité diélectrique et une forte résistance à la corrosion des gaz et sous-produits du procédé. De plus, leur structure poreuse interne précise permet un contrôle précis du débit de gaz.
Type porteur et de fixation
Lors de la fabrication des semi-conducteurs, les plaquettes peuvent subir des traitements à haute température tels que la gravure et l'implantation ionique. En tant que support pour le transfert des plaquettes, les platines en alumine garantissent la stabilité et la sécurité des plaquettes pendant le processus de transfert. Leur bonne conductivité thermique leur permet de dissiper et d'évacuer efficacement la chaleur générée par les plaquettes, les protégeant ainsi des dommages thermiques.
❷...... État de développement mondial des composants en céramique d'alumine pour l'industrie des semi-conducteurs
Les composants céramiques de précision sont principalement utilisés dans les équipements semi-conducteurs. Ils sont fabriqués à partir de matériaux céramiques avancés tels que l'alumine, le nitrure d'aluminium et le carbure de silicium, grâce à un usinage de précision. Parmi ces composants, les composants en céramique d'alumine présentent les applications les plus étendues et la plus large échelle d'utilisation, représentant environ 45 % du marché des composants céramiques de précision.
❸......Tendances de développement des composants en céramique d'alumine dans le domaine des semi-conducteurs
La fabrication de composants en céramique d'alumine est une industrie à forte intensité technologique. Dans les domaines des produits haut de gamme tels que les applications de semi-conducteurs, les entreprises ont besoin non seulement d'une accumulation technologique durable, mais aussi d'une équipe de professionnels possédant une solide expérience en production et en fabrication, ainsi que des compétences en exploitation d'équipements performants.
L'innovation technologique est au cœur de l'application généralisée de l'alumine dans les équipements semi-conducteurs. Avec la diminution de la taille des puces, ces équipements imposent des exigences plus strictes aux composants, notamment en termes de densité, d'uniformité, de résistance à la corrosion et d'autres propriétés. Ces dernières années, des chercheurs nationaux et internationaux ont développé divers nouveaux procédés pour améliorer les performances de frittage des matériaux céramiques à base d'alumine, permettant une densification rapide à des températures de frittage plus basses. Ces procédés comprennent le frittage auto-propagé à haute température, le frittage flash, le frittage à froid et le frittage sous pression oscillatoire. Parmi eux, le frittage à froid améliore le réarrangement et la diffusion des particules grâce à l'ajout d'un solvant transitoire à la poudre et à l'application d'une pression élevée (350-500 MPa), ce qui permet à la poudre céramique de se densifier par frittage à basse température (120-300 °C) et en un temps plus court.
Une R&D continue est essentielle pour suivre le rythme effréné des itérations et du renouvellement du marché. Actuellement, le processus mondial de fabrication de circuits intégrés a atteint la technologie de pointe du 3 nanomètres. Les équipements semi-conducteurs et leurs composants de précision doivent faire l'objet de mises à niveau constantes en R&D et d'améliorations de processus afin de répondre aux besoins de fabrication des secteurs en aval. Une fois les équipements semi-conducteurs mis à niveau ou remplacés, les exigences spécifiques des composants de ces nouveaux équipements évolueront simultanément. Avec le développement de la technologie des semi-conducteurs, les exigences de performance des composants en céramique d'alumine deviennent de plus en plus strictes, notamment en termes de résistance à l'usure, de résistance aux hautes températures et d'isolation électrique. La tendance du secteur est à la recherche et au développement de matériaux en poudre d'alumine plus purs et aux structures plus raffinées, ainsi qu'à l'adoption de technologies de préparation avancées.