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一、 芯片制造环节:核心耗材与部件
这是精密陶瓷应用最广泛、要求最高的领域。
1. 晶圆制造与加工
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静电吸盘:这是最关键的应用之一。
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材料:主要使用高纯度氧化铝 和氮化铝 陶瓷。
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功能:在刻蚀、化学气相沉积、物理气相沉积等工艺中,用于吸附并固定硅片。它需要具备优异的绝缘性、平坦度、耐等离子体侵蚀能力,并能通过内部加热/冷却系统精确控温。氮化铝因其出色的导热性,在高功率工艺中应用越来越多。
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刻蚀工艺部件
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材料:氧化钇、氮化铝、氧化铝。
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功能:用于制造刻蚀反应腔室的内衬、焦点环、气体分配盘等。这些部件直接暴露在高温、高腐蚀性的等离子体中,需要极强的耐蚀性以防止自身污染晶圆。氧化钇在卤素等离子体(如Cl₂, CF₄)中表现出极佳的耐腐蚀性,是目前高端刻蚀机的首选。
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化学机械抛光
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材料:氧化锆。
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功能:用作CMP设备的抛光承载头。氧化锆陶瓷具有极高的硬度、耐磨性和化学稳定性,能长期在研磨浆料环境中稳定工作,保持晶圆表面的平整压力。
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离子注入
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材料:氧化铝、氮化硅。
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功能:用作束流线中的绝缘件、夹具和挡板,要求高绝缘性以防止电荷积累,并能承受高能离子束的轰击。
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2. 薄膜沉积
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材料:氮化铝、氧化铝。
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功能:在CVD(化学气相沉积)设备中用作加热盘、基座和腔室内衬。需要在高温度(可达数百度)和反应气体环境下保持稳定,不释放杂质。
3. 热处理(扩散、氧化)
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材料:高纯度石英玻璃(虽非典型陶瓷,但属硅酸盐陶瓷范畴)、碳化硅。
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功能:用于制造扩散炉的炉管、承载晶圆的舟皿。碳化硅舟皿具有高温强度高、抗蠕变性能好、使用寿命长的优点。

二、 芯片测试与封装环节
1. 测试探针卡
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材料:氧化铝、氮化铝。
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功能:用作探针卡的基板。陶瓷基板提供优异的绝缘性、平整度和尺寸稳定性,确保成千上万的微探针能够精确地对准芯片上的微小焊盘,进行电性能测试。
2. 封装基板与外壳
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材料:氮化铝、氧化铍。
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功能:
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陶瓷封装:用于高可靠性、高功率的芯片(如CPU、GPU、功率器件)。陶瓷封装(如CERDIP、CQFP)提供优良的气密性、高导热性和与硅匹配的热膨胀系数,能有效保护芯片并导出热量。
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绝缘散热基板:在功率模块中,氮化铝基板作为绝缘层,将芯片产生的热量高效传导至金属散热器,同时保证电路间的电气隔离。
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精密陶瓷是半导体工业的“幕后英雄”,它们虽然不直接构成芯片的电路,但却是制造尖端芯片所依赖的基石和守护者。从固定晶圆的静电吸盘,到抵御等离子体侵蚀的氧化钇部件,再到为芯片散热的氮化铝基板,精密陶瓷以其独特的性能,支撑着半导体技术不断向更小、更快、更强的方向迈进。其技术水平和发展状况,直接反映了一个国家在高端制造业领域的核心竞争力。