مكونات سيراميك الألومينا: المادة الأساسية التي تُحرك سوق معدات أشباه الموصلات
تتميز مكونات سيراميك الألومينا بخصائص ممتازة، مثل الصلابة العالية، والقوة الميكانيكية العالية، ومقاومة التآكل الفائقة، ومقاومة درجات الحرارة العالية، والمقاومة الكهربائية العالية، وأداء العزل الكهربائي الممتاز. وتلبي هذه المكونات متطلبات الأداء المعقدة لتصنيع أشباه الموصلات في بيئات خاصة كالفراغ ودرجات الحرارة العالية، وتلعب دورًا أساسيًا في خطوط إنتاج أشباه الموصلات. وتغطي تطبيقاتها جميع معدات تصنيع أشباه الموصلات تقريبًا، مما يجعلها مكونات أساسية في هذه المعدات. ومع التطور المستمر لصناعة أشباه الموصلات، ستزداد أهمية مكونات سيراميك الألومينا في السلسلة الصناعية.
❶......تطبيقات مكونات سيراميك الألومينا في مجال أشباه الموصلات
سيراميك الألومينا هو نوع من المواد الخزفية، يتكون طوره البلوري الرئيسي من ألفا-ألومينا (α-Al₂O₃). بناءً على اختلاف محتوى الألومينا، يمكن تقسيمه إلى نوعين: عالي النقاء وعادي.
يتحسن أداء سيراميك الألومينا بزيادة محتواه؛ ومع ذلك، كلما ارتفع محتواه، زادت صعوبة عملية التحضير. عند استخدام سيراميك الألومينا في مجال أشباه الموصلات، يتطلب نقاءً عاليًا للغاية، يتجاوز عادةً 99.5%.
في مجال أشباه الموصلات، تُعدّ مكونات سيراميك الألومينا من المكونات الرئيسية لمعدات أشباه الموصلات. يُستخدم معظمها في الغرف الأقرب إلى الرقاقة. تُصنّف هذه المكونات، حسب استخدامها في معدات أشباه الموصلات، بشكل رئيسي إلى أنواع مثل: الحلقة والأسطوانة، وتوجيه تدفق الغاز، والحمل والتثبيت، وحشية القابض، والوحدات.
نوع الحلقة والاسطوانة
في عملية النقش، لتقليل تلوث الرقاقة أثناء النقش البلازمي، يتم اختيار طلاءات الألومينا عالية النقاء أو سيراميك الألومينا ذات المقاومة القوية للتآكل كمواد واقية لغرف النقش وبطانات الغرف.
نوع توجيه تدفق الغاز
في عملية تنظيف البلازما، تُستخدم غازات أكالة تحتوي على عناصر هالوجينية شديدة التفاعل، مثل الغازات القائمة على الفلور والكلور. تُصنع فوهات الغاز عادةً من سيراميك الألومينا، الذي يتميز بخصائص مثل مقاومة البلازما العالية، وقوة العزل الكهربائي، ومقاومة التآكل القوية لغازات المعالجة والمنتجات الثانوية. كما تتميز ببنية مسامية داخلية دقيقة للتحكم الدقيق في تدفق الغاز.
نوع الحاملة والتثبيت
خلال عملية تصنيع أشباه الموصلات، قد تخضع الرقائق لمعالجات عالية الحرارة، مثل الحفر وزرع الأيونات. وبصفتها ناقلًا لنقل الرقائق، تضمن مراحل رقائق الألومينا استقرارها وسلامتها أثناء عملية النقل. تتميز مراحل رقائق الألومينا بموصلية حرارية جيدة، مما يُمكّنها من تبديد الحرارة الناتجة عن الرقائق ونقلها بكفاءة، وبالتالي حمايتها من التلف الحراري.
❷...... الوضع العالمي للتنمية لمكونات سيراميك الألومينا لصناعة أشباه الموصلات
تُشير مكونات السيراميك الدقيقة بشكل رئيسي إلى المكونات الأساسية لمعدات أشباه الموصلات، وهي مصنوعة من مواد سيراميكية متطورة مثل الألومينا ونتريد الألومنيوم وكربيد السيليكون، وذلك من خلال معالجة دقيقة. ومن بين هذه المواد، تتميز مكونات سيراميك الألومينا بأوسع التطبيقات وأوسع نطاق استخدام، حيث تُمثل حوالي 45% من سوق مكونات السيراميك الدقيقة.
❸......اتجاهات تطوير مكونات سيراميك الألومينا في مجال أشباه الموصلات
صناعة مكونات سيراميك الألومينا صناعةٌ كثيفة التكنولوجيا. في مجالات المنتجات المتطورة، مثل تطبيقات أشباه الموصلات، لا تحتاج الشركات إلى تراكم تكنولوجي طويل الأمد فحسب، بل تحتاج أيضًا إلى فريق من الكفاءات المهنية ذات الخبرة الواسعة في الإنتاج والتصنيع ومهارات تشغيل المعدات بكفاءة.
يُعدّ الابتكار التكنولوجي القوة الدافعة الأساسية وراء الاستخدام الواسع النطاق للألومينا في معدات أشباه الموصلات. ومع تناقص حجم خصائص الرقائق، تفرض معدات أشباه الموصلات متطلبات أكثر صرامة على المكونات، مع معايير أعلى لكثافتها وتجانسها ومقاومتها للتآكل وخصائص أخرى. في السنوات الأخيرة، طوّر باحثون محليون ودوليون مجموعة متنوعة من العمليات الجديدة لتحسين أداء التلبيد لمواد سيراميك الألومينا، مما يُمكّن من تكثيف المواد بسرعة عند درجات حرارة تلبيد منخفضة. تشمل هذه العمليات التلبيد الذاتي الانتشار عالي الحرارة، والتلبيد السريع، والتلبيد البارد، والتلبيد بالضغط التذبذبي. من بينها، يُحسّن التلبيد البارد إعادة ترتيب الجسيمات وانتشارها بإضافة مذيب مؤقت إلى المسحوق وتطبيق ضغط عالٍ (350-500 ميجا باسكال)، مما يسمح لمسحوق السيراميك بتحقيق تكثيف التلبيد عند درجة حرارة أقل (120-300 درجة مئوية) وفي وقت أقصر.
يُعدّ البحث والتطوير المستمرّان أمرًا بالغ الأهمية لمواكبة إيقاع السوق المتسارع وتجدده. في الوقت الحالي، تطوّرت عملية تصنيع الدوائر المتكاملة العالمية إلى تقنية 3 نانومتر الأكثر تطورًا. يجب أن تخضع معدات أشباه الموصلات ومكوناتها الدقيقة لترقيات بحثية وتطويرية مستمرة، بالإضافة إلى تحسينات في العمليات لتلبية احتياجات التصنيع في القطاعات اللاحقة. بمجرد ترقية أو استبدال معدات أشباه الموصلات، ستتغير المتطلبات الخاصة بمكونات المعدات الجديدة في الوقت نفسه. مع تطور تكنولوجيا أشباه الموصلات، أصبحت متطلبات أداء مكونات سيراميك الألومينا أكثر صرامة، بما في ذلك مقاومة أعلى للتآكل، ومقاومة أفضل لدرجات الحرارة العالية، وعزل كهربائي فائق. يميل اتجاه الصناعة نحو البحث والتطوير لمواد مسحوق الألومينا ذات النقاء الأعلى والهياكل الأكثر دقة، بالإضافة إلى اعتماد تقنيات تحضير متقدمة.