Глинозем, являющийся сырьем для алюминиевых изделий и вспомогательным материалом в таких отраслях, как химическая промышленность и машиностроение, уже давно играет важную роль в национальной экономике. Стремительное развитие новых отраслей, таких как производство полупроводников, привело к резкому росту спроса на высококачественные материалы. Высококачественная продукция из глинозема приобрела решающее значение, особенно на многомиллиардном рынке полупроводников, где глинозем является ключевым базовым материалом.
Рынок полупроводников
Поскольку такие приложения, как ИИ, связь 5G, Интернет вещей, облачные вычисления, автомобильная электроника, робототехника и беспилотные летательные аппараты, продолжают развиваться, полупроводниковая промышленность процветает.
По данным ряда исследовательских организаций, мировой рынок полупроводников значительно вырос в 2024 году. Например, согласно данным Всемирной статистики торговли полупроводниками (WSTS), объём мирового рынка полупроводников в 2024 году достиг 45,76 трлн юаней, увеличившись на 191 триллион юаней (TP3T). Китайский рынок полупроводников вырос на 201 триллион юаней (TP3T), составив 301 триллион юаней (TP3T) мирового рынка. WSTS прогнозирует рост на 11,21 триллиона юаней (TP3T) в 2025 году, достигнув 697 миллиардов долларов США. Deloitte также прогнозирует объём продаж в 2025 году в размере 697 миллиардов долларов США и ожидает, что объём продаж в полупроводниковой отрасли достигнет 1 триллиона долларов США к 2030 году.
Применение оксида алюминия в полупроводниковой промышленности
Компоненты полупроводникового оборудования
Керамические изделия из оксида алюминия известны своей высокой твёрдостью, механической прочностью, износостойкостью, устойчивостью к высоким температурам, электросопротивлением и изоляционными свойствами. Эти свойства делают их незаменимыми для производства полупроводников в вакууме, при высоких температурах и в других особых условиях. Оксид алюминия играет незаменимую роль в линиях по производству полупроводников, охватывая практически всё полупроводниковое оборудование и являясь его основными компонентами.
Керамические компоненты из оксида алюминия классифицируются по типу кольца и цилиндра, направляющие воздушного потока, несущие приспособления, ручные шайбы и модули.
Кольцевые и цилиндрические типы: В процессе травления для камер травления и их подложек используются покрытия из высокочистого оксида алюминия или керамические детали. Эти материалы обладают высокой коррозионной стойкостью и снижают загрязнение во время плазменного травления.
Керамические компоненты из оксида алюминия в полупроводниковом оборудовании
| Тип продукта | Функция | Применение полупроводникового оборудования |
| Молибденовое кольцо | Улучшает газораспределение, изоляцию и коррозионную стойкость | Оборудование для осаждения тонких пленок |
| Кольцо защиты | Защищает ключевые компоненты модуля, такие как электростатические патроны и керамические нагреватели. | Оборудование для осаждения тонких пленок, оборудование для травления |
| Кольцо Edge | Предотвращает перелив плазмы | Оборудование для осаждения тонких пленок, оборудование для травления |
| Кольцо фокусировки | Концентрирует плазму внутри камеры | Оборудование для осаждения тонких пленок, оборудование для травления, оборудование для ионной имплантации |
| Защитная крышка | Уплотняет и адсорбирует остатки процесса | Оборудование для осаждения тонких пленок, оборудование для травления |
| Кольцо зажима заземления | Защищает и поддерживает компоненты | Оборудование для осаждения тонких пленок, оборудование для травления |
| Лайнер | Улучшает направление газа для более равномерного формирования пленки | Оборудование для травления |
| Термальная бочка | Улучшает эффективность контроля температуры | Оборудование для осаждения тонких пленок, оборудование для травления, оборудование для ионной имплантации |
| Защитная трубка термопары | Защищает термопары в относительно стабильной температурной и физико-химической среде | Различное полупроводниковое оборудование |
Компоненты направляющей газового потока
В процессе плазменной очистки используются коррозионные газы, содержащие высокореакционноспособные галогены, такие как фтор и хлор. Газовые сопла обычно изготавливаются из алюмооксидной керамики, что требует высокой плазмостойкости, диэлектрической прочности и высокой коррозионной стойкости к воздействию технологических газов и побочных продуктов. Эти сопла также имеют прецизионную внутреннюю пористую структуру для точного управления потоком газа.
Газопроводящие компоненты из оксида алюминия в основном используются в полупроводниковом оборудовании.
| Тип продукта | Функция | Применение полупроводникового оборудования |
| Сопло, газораспределительная пластина, ограничительное кольцо, диффузорная пластина | Направляет поток газа, обеспечивает равномерное распределение и стабильную скорость технологических газов, а также создает контролируемую технологическую среду. | Оборудование для осаждения тонких пленок, оборудование для травления |
| Крышка сопла | Служит в качестве насадки для форсунок и адсорбирует остатки процесса. | Оборудование для осаждения тонких пленок, оборудование для травления |
Несущие и крепежные компоненты
В процессе производства полупроводников пластины могут подвергаться высокотемпературной обработке, такой как травление и ионная имплантация. Для обеспечения стабильности и безопасности пластин при транспортировке используются алюминиевые держатели. Эти держатели обладают превосходной теплопроводностью, эффективно рассеивая и отводя тепло от пластины, предотвращая термические повреждения.
Компоненты ручных шайб
Компоненты из оксида алюминия используются при работе с пластинами, в частности, в механических манипуляторах, устанавливаемых на роботах для перемещения пластин. Эти манипуляторы действуют как руки робота, перемещая пластины в определённые положения, при этом их поверхности непосредственно соприкасаются с пластинами. Поскольку пластины чрезвычайно восприимчивы к загрязнению, манипуляторы обычно производятся в вакуумной среде. Большинство материалов не выдерживают таких условий, поэтому механические манипуляторы изготавливаются из высокопрочной и твёрдой алюмооксидной керамики. Керамика также имеет прецизионную конструкцию с гладкими поверхностями, что обеспечивает минимальное загрязнение. Используются различные конструкции, такие как зажимные, несущие, вакуумные адсорбционные и системы Бернулли.
Роботизированные руки из оксида алюминия/карбида кремния
Источник: Kyocera, Япония
Керамические детали из оксида алюминия с ручным захватом и прокладкой в основном используются в полупроводниковом оборудовании.
| Тип продукта | Функция | Применение полупроводникового оборудования |
| Роботизированная рука | Перемещает пластины в камеру и из нее | Различное полупроводниковое оборудование |
| Изолирующая часть | Предотвращает электропроводность; некоторые также обеспечивают изоляцию | Различное полупроводниковое оборудование |
| Радиатор | Охлаждает компоненты оборудования | Различное полупроводниковое оборудование |
Компоненты ручных шайб
Компоненты из алюмооксидной керамики используются в полупроводниковом оборудовании, особенно в модульном. В таких процессах осаждения, как физическое осаждение из паровой фазы (PVD), химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и химико-механическая полировка (CMP), такие компоненты, как электростатические патроны, керамические нагреватели, полировальные столы, полировальные пластины, камеры и другие детали, изготавливаются из алюмооксидной керамики.
Обычно используются полировальные пластины из высокочистого оксида алюминия, поставляемые компанией Kyocera, Япония.
Керамические подложки
Керамические подложки отличаются превосходными изоляционными свойствами, высокой прочностью, низким коэффициентом теплового расширения, а также превосходной химической стабильностью и теплопроводностью. Они широко используются в корпусировании интегральных схем.
Компания Corning разработала сверхтонкие керамические подложки из оксида алюминия.
Керамические подложки из оксида алюминия широко используются в СВЧ- и радиоэлектронике благодаря высокой диэлектрической проницаемости, что позволяет миниатюризировать схемы. Они также обладают превосходной термостабильностью, минимальным температурным дрейфом, высокой прочностью и химической стабильностью, превосходя большинство других оксидных материалов. Эти подложки подходят для толстопленочных и тонкопленочных схем, гибридных схем, модулей СВЧ-компонентов и многого другого. Керамические подложки из оксида алюминия экономичны (примерно в 10 раз дешевле нитрида алюминия) и обладают отлаженным процессом производства, что делает их наиболее широко производимыми и используемыми в отрасли.
Полировальные абразивы CMP
Химико-механическая полировка (ХМП) в настоящее время является единственной технологией, позволяющей добиться глобальной планаризации, и широко применяется при полировке полупроводниковых пластин, неглубокой изоляции канавок, создании медных межсоединений и т. д.
Абразивные материалы играют важнейшую роль в процессе ХМП, выполняя такие механические действия, как микрорезание и царапание. Стоимость полировальных жидкостей составляет 491 т.е. 3 т. в стоимости полировальных материалов для ХМП, в то время как стоимость абразивных материалов составляет 501–701 т.е. 3 т. в стоимости полировальной жидкости.
Источник: Научно-исследовательский институт Гуанчжоу Хуэйфу.
Наиболее часто используемые абразивные материалы включают SiO2, CeO2 и Al2O3. Среди них — высокочистый субмикронный сферический порошок оксида алюминия, используемый в качестве абразива в полировальных жидкостях CMP. Он обеспечивает высокую скорость удаления материала, быстрое полирование, минимальное образование мелких царапин на полированной поверхности и высокую гладкость. Он идеально подходит для полировки полупроводников.
О компании Epic Powder Machinery
Эпическая Порошковая Машина — ведущий поставщик передового оборудования для сверхтонкого измельчения и воздушной классификации. Обладая более чем 20-летним опытом работы в этой области, мы предлагаем инновационные решения для таких отраслей, как полупроводники, новая энергетика и фармацевтика. Мы стремимся предоставлять высокопроизводительное оборудование и исключительный сервис, чтобы помочь нашим клиентам достичь наилучших результатов.
Ознакомьтесь с нашими продуктами и услугами, чтобы узнать, как мы можем помочь вам оптимизировать ваши производственные процессы.
