电子、半导体( Ceramics Industry)
碳化硅陶瓷材料于硅相匹配的热膨胀系数、耐磨损、耐化学腐蚀,重量轻、弹性模量高以及良好的比刚度和光学加工性能,特别适合用于半导体装备中使用的精密陶瓷结构件。如碳化硅多孔真空吸盘、碳化硅凸点吸盘、碳化硅抛光盘和承载盘、碳化硅机械手臂、晶舟、碳化硅导轨和支架等。炉管、悬臂桨、晶舟等用于晶圆扩散炉。
半导体设备需要大量的精密陶瓷部件。由于陶瓷具有高硬度、高弹性模量、高耐磨、高绝缘、耐腐蚀、低膨胀等优点,可用作硅片抛光机、外延/氧化/扩散等热处理设备、光刻机、沉积设备,半导体刻蚀设备,离子注入机等设备的零部件。半导体陶瓷有氧化铝、氮化硅、氮化铝、碳化硅等,在半导体设备中,精密陶瓷的价值约占16%左右。
碳化硅陶瓷(SiC),碳化硅具有高导热性、高温机械强度、高刚度、低热膨胀系数、良好的热均匀性、耐腐蚀性、耐磨耗性等特性。碳化硅在高达1400℃的极端温度下,其仍能保持良好的强度。采用碳化硅陶瓷的研磨盘由于硬度高而磨损小,且热膨胀系数与硅晶片基本相同,因而可以高速研磨抛光。
在硅晶片生产时,需要经过高温热处理,常使用碳化硅夹具运输,其耐热、无损,可在表面涂敷类金刚石(DLC)等涂层,可增强性能,缓解晶片损坏,同时防止污染扩散。此外,碳化硅陶瓷还可应用在XY平台、基座、聚焦环、抛光板、晶圆夹盘、真空吸盘、搬运臂、炉管、晶舟、悬臂桨等。
显然,在半导体设备制造中,先进陶瓷作为关键部件材料,扮演了重要角色。我国半导体行业要想是实现高质量的发展,就要先从精密陶瓷零部件方面,着手解决半导体制造设备的卡脖子问题,从根本上来推动我国半导体行业的发展。
扩散炉是半导体生产线前工序的重要工艺设备之一,用于大规模集成电路、分立器件、电力电子、光电器件和光导纤维等行业的扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺。
扩散工艺的主要用途是在高温条件下对半导体晶圆进行掺杂,即将元素磷、硼扩散入硅片,从而改变和控制半导体内杂质的类型、浓度和分布,以便建立起不同的电特性区域。
最新的低压磷扩散利用低压氛围可以得到更好的方块电阻均匀性和更大的生产批量,同时对环境的影响最小。
氧化工艺是使硅片表面在高温下与氧化剂发生反应,生长一层二氧化硅膜。
氧化方法有干氧和湿氧,湿氧包括水汽氧化和氢氧合成两种。