في السنوات الأخيرة، ومع تعديل السياسات الوطنية، شهدت صناعة أشباه الموصلات نمواً سريعاً وتوسعاً هائلاً في نطاقها الصناعي. وفي الوقت نفسه، تطورت معدات تصنيع أشباه الموصلات باستمرار نحو دقة أعلى وتعقيد أكبر.
بفضل مزاياها العديدة، بما في ذلك الصلابة العالية، ومعامل المرونة العالي، ومقاومة التآكل الممتازة، والعزل العالي، ومقاومة التآكل القوية، والتمدد الحراري المنخفض، تُستخدم المواد الخزفية كمكونات في معدات أشباه الموصلات، مثل آلات تلميع رقائق السيليكون، ومعدات المعالجة الحرارية (مثل أنظمة الترسيب الطبقي، والأكسدة، والانتشار)، وآلات الطباعة الحجرية، ومعدات الترسيب، ومعدات حفر أشباه الموصلات، وأجهزة زرع الأيونات. ولذلك، يؤثر البحث والتطوير وإنتاج المكونات الخزفية الدقيقة بشكل مباشر على تطور صناعة أشباه الموصلات، وقد أصبحت متطلبات تقنيات تحضيرها أكثر صرامة.
نظراً لموقعها وأهميتها في معدات أشباه الموصلات، يجب أن تستوفي المكونات الخزفية الصناعية متطلبات صارمة للتصنيع في مجال أشباه الموصلات في الجوانب الثلاثة التالية:
أداء المواد الخزفية الصناعية:يجب أن يفي بمتطلبات الأداء الشاملة لمعدات أشباه الموصلات للمواد في الميكانيكا الميكانيكية، والحرارة، والعزل الكهربائي، ومقاومة الأحماض والقلويات، وتآكل البلازما.
التصنيع الدقيق للمواد الصلبة والهشة والتي يصعب معالجتها: مواد السيراميك الصناعيةتنتمي هذه المواد إلى المواد الصلبة والهشة والتي يصعب معالجتها. تتطلب معدات أشباه الموصلات دقة عالية للمكونات، ولطالما كانت عمليات التصنيع إحدى العقبات الرئيسية في استخدام المكونات الخزفية في هذه المعدات.
معالجة سطح المنتجات الجديدة المصنعة:نظراً لأن المكونات الخزفية في معدات أشباه الموصلات عادةً ما تُحيط بالرقاقة بإحكام، بل إن بعضها يلامسها مباشرةً، فإن التحكم في أيونات وجزيئات المعادن السطحية يخضع لرقاقة دقيقة للغاية. وتُعدّ معالجة السطح بعد التصنيع إحدى التقنيات الأساسية لتطبيق المكونات الخزفية في معدات أشباه الموصلات.
تشمل المواد الخزفية لأشباه الموصلات أكسيد الألومنيوم، ونيتريد السيليكون، ونيتريد الألومنيوم، وكربيد السيليكون، وما إلى ذلك. وفي معدات أشباه الموصلات، تمثل قيمة المواد الخزفية الدقيقة حوالي 16٪.تُستخدم أنواعٌ مختلفة من المواد الخزفية الصناعية في أشباه الموصلات، ولكلٍّ منها خصائصها الفريدة ومجالات استخدامها. فيما يلي بعض المواد الخزفية الصناعية الشائعة، وخصائصها، ومجالات استخدامها:
سمات:
صلابة عالية ومقاومة عالية للتآكل.
أداء عزل جيد.
مقاومة عالية لدرجات الحرارة (نقطة الانصهار حوالي 2050 درجة مئوية).
استقرار كيميائي جيد ومقاومة للتآكل.
مجالات التطبيق:
قارب رقائق الويفر
مكونات معزولة.
وسادة التلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP)
ركيزة التغليف
2. نتريد الألومنيوم (AlN)
سمات:
موصلية حرارية عالية (حوالي 170-200 واط/م·ك).
معامل تمدد حراري منخفض (قريب من معامل تمدد السيليكون).
عزل كهربائي ممتاز.
مقاومة عالية لدرجات الحرارة ومقاومة للصدمات الحرارية.
مجالات التطبيق:
ركيزة تغليف أشباه الموصلات
مشتت حراري ومبدد للحرارة
الأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة
سخان لمعدات ترسيب الأغشية الرقيقة
3. كربيد السيليكون (كربيد السيليكون)
سمات:
صلابة عالية للغاية (صلابة موس 9.2).
مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية (نقطة الانصهار حوالي 2700 درجة مئوية).
موصلية حرارية عالية (حوالي 120-200 واط/م·ك).
مقاومة للتآكل ومقاومة للاهتراء.
مجالات التطبيق:
مكونات معدات الحفر
سخان عالي الحرارة
قارب رقائق أشباه الموصلات
ركيزة للأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة
4. نيتريد السيليكون (نعم₃N₄)
سمات:
قوة عالية ومتانة عالية.
مقاومة عالية لدرجات الحرارة (نقطة الانصهار حوالي 1900 درجة مئوية).
مقاومة ممتازة للصدمات الحرارية.
مقاومة للتآكل ومقاومة للاهتراء.
مجالات التطبيق:
مكونات هيكلية عالية الحرارة
حوامل في معدات تصنيع أشباه الموصلات
مواد إدارة الحرارة
مواد تغليف عالية الموثوقية
تلعب هذه المواد الخزفية الصناعية دورًا رئيسيًا في تصنيع أشباه الموصلات، حيث تلبي متطلبات الدقة العالية والموثوقية العالية والأداء العالي، وتدفع عجلة التقدم في تكنولوجيا أشباه الموصلات.
