Ces dernières années, grâce à l'ajustement des politiques nationales, l'industrie des semi-conducteurs s'est développée rapidement et son échelle industrielle a connu une expansion considérable. Parallèlement, les équipements de fabrication de semi-conducteurs ont constamment évolué vers une précision et une complexité accrues.
Grâce à leurs nombreux avantages, notamment leur dureté élevée, leur module d'élasticité élevé, leur excellente résistance à l'usure, leurs propriétés d'isolation thermique performantes, leur forte résistance à la corrosion et leur faible dilatation thermique, les céramiques peuvent être utilisées comme composants pour les équipements de semi-conducteurs tels que les polisseuses de plaquettes de silicium, les équipements de traitement thermique (par exemple, les systèmes d'épitaxie, d'oxydation et de diffusion), les machines de lithographie, les équipements de dépôt, les équipements de gravure de semi-conducteurs et les implanteurs ioniques. Par conséquent, la recherche et le développement ainsi que la production de composants céramiques de précision ont un impact direct sur le développement de l'industrie des semi-conducteurs, et les exigences relatives à leurs technologies de fabrication sont devenues de plus en plus strictes.
De par leur position et leur importance dans les équipements pour semi-conducteurs, les composants céramiques industriels doivent répondre à des exigences strictes d'industrialisation dans le domaine des semi-conducteurs, et ce, sur les trois points suivants :
Performances des matériaux céramiques industriels :Il doit satisfaire aux exigences de performance globales des équipements pour semi-conducteurs en matière de matériaux, notamment en ce qui concerne la mécanique, la chaleur, les propriétés diélectriques, la résistance aux acides et aux alcalis, et la corrosion par plasma.
Usinage de précision de matériaux durs, cassants et difficiles à usiner : matériaux céramiques industrielsLes matériaux céramiques sont durs, cassants et difficiles à usiner. Les équipements pour semi-conducteurs exigent une grande précision pour leurs composants, et l'usinage a toujours constitué un frein majeur à leur utilisation.
Traitement de surface des produits neufs transformés :Étant donné que les composants céramiques des équipements pour semi-conducteurs entourent généralement étroitement la plaquette, voire sont en contact direct avec elle, le contrôle des ions et particules métalliques en surface est extrêmement rigoureux. Le traitement de surface après fabrication constitue une technologie clé pour l'application des composants céramiques dans les équipements pour semi-conducteurs.
Les céramiques semi-conductrices comprennent l'oxyde d'aluminium, le nitrure de silicium, le nitrure d'aluminium, le carbure de silicium, etc. Dans les équipements semi-conducteurs, la valeur des céramiques de précision représente environ 16 %.Il existe différents types de matériaux céramiques industriels utilisés dans les semi-conducteurs, chacun présentant des propriétés et des domaines d'application uniques. Voici quelques exemples de matériaux céramiques industriels courants, leurs caractéristiques et leurs domaines d'application :
Caractéristiques:
Dureté et résistance à l'usure élevées.
Bonnes performances d'isolation.
Résistance aux hautes températures (point de fusion d'environ 2050 ℃).
Bonne stabilité chimique et résistance à la corrosion.
Domaines d'application :
Bateau à gaufres
Composants isolés.
Plaque de polissage chimico-mécanique (CMP)
Substrat d'encapsulation
2. Nitrure d'aluminium (AlN)
Caractéristiques:
Conductivité thermique élevée (environ 170–200 W/m·K).
Faible coefficient de dilatation thermique (proche de celui du silicium).
Excellente isolation électrique.
Résistance aux hautes températures et aux chocs thermiques.
Domaines d'application :
Substrat d'encapsulation de semi-conducteur
dissipateur thermique et réflecteur de chaleur
Dispositifs électroniques de haute puissance
Équipement de chauffage pour dépôt de couches minces
3. Carbure de silicium (SiC)
Caractéristiques:
Dureté extrêmement élevée (dureté Mohs 9,2).
Excellente résistance aux hautes températures (point de fusion env. 2700°C).
Conductivité thermique élevée (environ 120–200 W/m·K).
Résistance à la corrosion et à l'usure.
Domaines d'application :
Composants d'un équipement de gravure
Chauffage haute température
Bateau à plaquettes semi-conductrices
Substrat pour dispositifs électroniques de haute puissance
4. Nitrure de silicium (Si₃N₄)
Caractéristiques:
Haute résistance et grande ténacité.
Résistance aux hautes températures (point de fusion env. 1900℃).
Excellente résistance aux chocs thermiques.
Résistance à la corrosion et à l'usure.
Domaines d'application :
Composants structuraux haute température
Transporteurs dans les équipements de fabrication de semi-conducteurs
Matériaux de gestion thermique
Matériaux d'emballage à haute fiabilité
Ces matériaux céramiques industriels jouent un rôle clé dans la fabrication des semi-conducteurs, répondant aux exigences de haute précision, de haute fiabilité et de haute performance, et contribuant au progrès de la technologie des semi-conducteurs.
