Alumina speelt al lange tijd een belangrijke rol in de nationale economie als grondstof voor aluminiumproducten en als hulpstof in industrieën zoals de chemie en machinebouw. Door de snelle ontwikkeling van opkomende industrieën zoals de halfgeleiderindustrie is de vraag naar hoogwaardige materialen sterk toegenomen. Hoogwaardige aluminaproducten zijn cruciaal geworden, vooral in de miljardenmarkt van de halfgeleiderindustrie, waar aluminiumoxide een belangrijk basismateriaal is.
Halfgeleidermarkt
Omdat toepassingen zoals AI, 5G-communicatie, IoT, cloud computing, auto-elektronica, robotica en drones blijven groeien, bloeit de halfgeleiderindustrie.
Volgens verschillende marktonderzoeksbureaus kende de wereldwijde halfgeleidermarkt in 2024 een aanzienlijke groei. Zo meldde de World Semiconductor Trade Statistics (WSTS) dat de wereldwijde halfgeleidermarkt in 2024 een omzet van 45,76 biljoen RMB bereikte, een stijging van 191 TP3T. De Chinese halfgeleidermarkt groeide met 201 TP3T, goed voor 301 TP3T van de wereldmarkt. WSTS voorspelt een groei van 11,21 TP3T in 2025, tot 697 miljard USD. Deloitte voorspelt ook een omzet van 697 miljard USD in 2025 en verwacht dat de halfgeleiderindustrie in 2030 een omzet van 1 biljoen USD zal bereiken.
Toepassingen van aluminiumoxide in de halfgeleiderindustrie
Componenten van halfgeleiderapparatuur
Keramische onderdelen van aluminiumoxide staan bekend om hun hoge hardheid, mechanische sterkte, slijtvastheid, hoge temperatuurbestendigheid, elektrische weerstand en isolerende eigenschappen. Deze eigenschappen maken ze essentieel voor de productie van halfgeleiders in vacuüm-, hogetemperatuur- en andere speciale omgevingen. Aluminiumoxide speelt een onvervangbare rol in halfgeleiderproductielijnen en bestrijkt vrijwel alle halfgeleiderapparatuur en vormt de kernonderdelen van de apparatuur.
Alumina keramische componenten worden geclassificeerd op basis van hun gebruik, waaronder ring- en cilindertypen, luchtstroomgeleiders, dragende bevestigingen, handringen en modules.
Ring- en cilindertypes: Bij het etsproces worden aluminiumoxidecoatings met een hoge zuiverheidsgraad of keramische onderdelen gebruikt voor etskamers en hun voeringen. Deze materialen zijn zeer corrosiebestendig en verminderen verontreiniging tijdens plasma-etsen.
Alumina keramische componenten in halfgeleiderapparatuur
| Producttype | Functie | Toepassing van halfgeleiderapparatuur |
| Molybdeenring | Verbetert de gasgeleiding, isolatie en corrosiebestendigheid | Apparatuur voor dunnefilmdepositie |
| Beschermingsring | Beschermt belangrijke modulecomponenten zoals elektrostatische klauwen en keramische verwarmingselementen | Apparatuur voor dunne-filmdepositie, etsapparatuur |
| Randring | Voorkomt plasma-overloop | Apparatuur voor dunne-filmdepositie, etsapparatuur |
| Scherpstelring | Concentreert plasma in de kamer | Apparatuur voor dunnefilmdepositie, etsapparatuur, ionenimplantatieapparatuur |
| Beschermhoes | Sluit procesresten af en adsorbeert ze | Apparatuur voor dunne-filmdepositie, etsapparatuur |
| Aardklemring | Beveiligt en ondersteunt componenten | Apparatuur voor dunne-filmdepositie, etsapparatuur |
| Voering | Verbetert de gasgeleiding voor een gelijkmatigere filmvorming | Etsapparatuur |
| Thermische Vat | Verbetert de temperatuurregelingsprestaties | Apparatuur voor dunnefilmdepositie, etsapparatuur, ionenimplantatieapparatuur |
| Thermokoppel beschermbuis | Beschermt thermokoppels in een relatief stabiele temperatuur- en fysisch-chemische omgeving | Diverse halfgeleider front-end apparatuur |
Gasstroomgeleidercomponenten
In het plasmareinigingsproces worden corrosieve gassen gebruikt die zeer reactieve halogeenelementen bevatten, zoals fluor en chloor. De gasmondstukken zijn meestal gemaakt van aluminiumoxidekeramiek, wat een hoge plasmaweerstand, diëlektrische sterkte en sterke corrosiebestendigheid tegen de procesgassen en bijproducten vereist. Deze mondstukken hebben ook nauwkeurige interne poriënstructuren om de gasstroom nauwkeurig te regelen.
Gasgeleidende aluminiumoxide-keramische componenten worden voornamelijk gebruikt in halfgeleiderapparatuur
| Producttype | Functie | Toepassing van halfgeleiderapparatuur |
| Mondstuk, gasverdeelplaat, restrictiering, diffusorplaat | Geleidt de gasstroom, zorgt voor een gelijkmatige verdeling en stabiele snelheid van procesgassen en creëert een gecontroleerde procesomgeving | Apparatuur voor dunne-filmdepositie, etsapparatuur |
| Spuitmond afdekplaat | Dient als opzetstuk voor sproeiers en adsorbeert procesresten | Apparatuur voor dunne-filmdepositie, etsapparatuur |
Dragende en bevestigende componenten
Tijdens de productie van halfgeleiders kunnen wafers hogetemperatuurbehandelingen ondergaan, zoals etsen en ionenimplantatie. Aluminiumoxide waferdragers worden gebruikt om de stabiliteit en veiligheid van wafers tijdens transport te garanderen. Deze dragers hebben een uitstekende thermische geleidbaarheid en voeren warmte efficiënt af en leiden deze weg van de wafer om thermische schade te voorkomen.
Handgreepringcomponenten
Aluminiumoxide keramische componenten worden gebruikt bij het hanteren van wafers, met name in mechanische armen die op wafertransportrobots zijn geïnstalleerd. Deze armen fungeren als de handen van de robot en verplaatsen wafers naar specifieke posities, waarbij hun oppervlakken de wafers direct raken. Omdat wafers extreem gevoelig zijn voor verontreiniging, vindt de behandeling meestal plaats in een vacuümomgeving. De meeste materialen zijn hier niet tegen bestand, dus de mechanische armen zijn gemaakt van zeer duurzaam en hard aluminiumoxide keramiek. De keramiek is bovendien nauwkeurig ontworpen met gladde oppervlakken, wat zorgt voor minimale verontreiniging. Er worden verschillende ontwerpen gebruikt, zoals klemsystemen, dragende systemen, vacuümadsorptiesystemen en Bernoulli-systemen.
Robotarmen van aluminiumoxide/siliciumcarbide
Bron: Kyocera, Japan
Handgreeppakking-type aluminiumoxide keramische onderdelen worden voornamelijk gebruikt in halfgeleiderapparatuur
| Producttype | Functie | Toepassing van halfgeleiderapparatuur |
| Robotarm | Brengt wafers in en uit de kamer | Diverse halfgeleider front-end apparatuur |
| Isolerend onderdeel | Voorkomt elektrische geleiding; sommige bieden ook isolatie | Diverse halfgeleider front-end apparatuur |
| Koellichaam | Koelt apparatuurcomponenten | Diverse halfgeleider front-end apparatuur |
Handgreepringcomponenten
Aluminiumoxidekeramische componenten worden gebruikt in halfgeleiderapparatuur, met name in moduletypes. Bij depositieprocessen zoals Physical Vapor Deposition (PVD), Chemical Vapor Deposition (CVD) en Chemical Mechanical Polishing (CMP) worden componenten zoals elektrostatische klemmen, keramische verwarmingselementen, polijsttafels, polijstplaten, kamers en andere onderdelen gemaakt van aluminiumoxidekeramiek.
Vaak worden polijstplaten van aluminiumoxide met een hoge zuiverheidsgraad gebruikt, afkomstig van Kyocera uit Japan.
Keramische substraten
Keramische substraten onderscheiden zich door hun uitstekende isolatie-eigenschappen, hoge sterkte, lage thermische uitzettingscoëfficiënt en superieure chemische stabiliteit en thermische geleidbaarheid. Ze worden veel gebruikt in de behuizing van geïntegreerde schakelingen.
Corning heeft ultradunne keramische substraten van aluminiumoxide ontwikkeld.
Alumina keramische substraten worden veelvuldig gebruikt in RF- en microgolfelektronica vanwege hun hoge diëlektrische constante, waardoor miniaturisatie van circuits mogelijk is. Ze vertonen ook een uitstekende thermische stabiliteit, minimale temperatuurdrift, hoge substraatsterkte en chemische stabiliteit, waardoor ze de meeste andere oxidematerialen overtreffen. Deze substraten zijn geschikt voor dikke-filmcircuits, dunne-filmcircuits, hybride circuits, microgolfcomponentmodules en meer. Alumina keramische substraten zijn kosteneffectief (ongeveer 1/10 van de prijs van aluminiumnitride) en hebben een geavanceerd productieproces, waardoor ze de meest geproduceerde en gebruikte substraten in de industrie zijn.
CMP Polijstschuurmiddelen
Chemisch Mechanisch Polijsten (CMP) is momenteel de enige technologie waarmee een globale planarisatie kan worden bereikt. De technologie wordt veel gebruikt voor het polijsten van halfgeleiderwafers, ondiepe sleufisolatie, koperverbindingen en meer.
Schuurmiddelen spelen een cruciale rol bij CMP door mechanische bewerkingen uit te voeren, zoals microsnijden en krassen. Polijstvloeistoffen vertegenwoordigen 49% van de kosten van het CMP-polijstmateriaal, terwijl schuurmiddelen 50%-70% van de kosten van de polijstvloeistof uitmaken.
Bron: Guangzhou Huifu Onderzoeksinstituut
De meest gebruikte schuurmiddelen zijn SiO2, CeO2 en Al2O3. Een van deze schuurmiddelen is het zeer zuivere submicron sferische aluminiumoxidepoeder, dat wordt gebruikt als schuurmiddel in CMP-polijstvloeistoffen. Het biedt een hoge verwijderingssnelheid, snelle polijsting, minimale fijne krasjes op het gepolijste oppervlak en een hoge mate van gladheid. Het is ideaal voor gebruik in het polijstproces van halfgeleiders.
Over Epic Powder Machinery
Epische poedermachines is een toonaangevende leverancier van geavanceerde apparatuur voor ultrafijn slijpen en luchtclassificatie. Met meer dan 20 jaar ervaring in de branche ondersteunen onze innovatieve oplossingen sectoren zoals halfgeleiders, nieuwe energie en farmacie. We streven ernaar hoogwaardige apparatuur en uitzonderlijke service te leveren om onze klanten te helpen de beste resultaten te behalen.
Ontdek onze producten en diensten en ontdek hoe wij u kunnen helpen uw productieprocessen te optimaliseren.
