Apabila proses pembuatan semikonduktor bergerak ke arah nod skala nanometer-, peralatan proses teras seperti etchers dan-sistem pemendapan filem nipis menghadapi keperluan yang semakin ketat untuk memproses ketepatan, ketulenan dan hasil. Dengan latar belakang ini, komponen seramik ketepatan telah menjadi kunci untuk memastikan kestabilan proses. Antaranya, bahagian struktur seramik alumina menyumbang kira-kira 45% daripada pasaran komponen seramik ketepatan, menjadikannya yang paling banyak digunakan. Jadi, bagaimana seramik alumina, yang nampaknya merupakan bahan asas, menjadi "bahan standard" yang sangat diperlukan untuk pelbagai peralatan semikonduktor?
Keperluan Teras Pembuatan Semikonduktor untuk Seramik Alumina
Pembuatan semikonduktor ialah "tugas halus yang dilakukan dalam keadaan yang melampau," yang melibatkan suhu tinggi, kakisan kuat, voltan tinggi dan geseran ketepatan. Bahagian struktur seramik alumina menyerlah kerana gabungan sifatnya yang sukar-untuk-padanan, seperti rintangan kakisan,{3}}rintangan suhu tinggi, kebersihan tinggi dan penebat tinggi, selaras dengan permintaan ketat industri semikonduktor:
Rintangan Hakisan Plasma: Dalam proses etsa, ia menentang plasma yang sangat menghakis, mengelakkan pencemaran zarah.
Rintangan Kejutan Terma dan Kestabilan Dimensi: Semasa proses pemendapan yang melibatkan perubahan suhu yang kerap, ia mengekalkan ketepatan tahap-mikron, memastikan kedudukan wafer yang tepat.
Kebersihan Tinggi: Dalam persekitaran ultra-bersih seperti fotolitografi dan pemeriksaan, ia mengeluarkan hampir tiada zarah, melindungi hasil.
Pada masa ini, ketulenan seramik alumina yang digunakan dalam peralatan semikonduktor biasanya melebihi 99.5%, dengan seramik alumina gred goresan-mencapai ketulenan melebihi 99.8% malah mencapai gred 4N (99.99%). Bahan ini kelihatan lutsinar atau separa-lutsinar, dengan penunjuk prestasi setanding dengan-nilam kristal tunggal. Selain itu, disebabkan struktur bijian-halusnya, sifat tertentu seperti kekuatan lentur dan kekuatan mampatan mungkin melebihi sifat nilam kristal tunggal-.
Proses Penyediaan dan Trend Pembangunan
Penyediaan komponen seramik alumina ialah proses kejuruteraan sistem pelbagai disiplin yang terutamanya merangkumi penyediaan serbuk, pembentukan, pensinteran, pemesinan ketepatan, pemeriksaan kualiti, dan rawatan permukaan. Antaranya, proses pembentukan dan pensinteran mempunyai kesan yang menentukan terhadap struktur mikro dan sifat mekanikal bahan seramik alumina, menjadikannya dua langkah kritikal dalam pengeluaran seramik alumina.
(1) Penyediaan Serbuk
Bahan mentah-alumina ketulenan tinggi menjalani penggumpalan, pengilangan bebola mekanikal dan pengeringan semburan untuk menghasilkan serbuk berbutir dengan saiz zarah seragam dan kebolehliliran yang baik.
(2) Proses Pembentukan
Pembentukan melibatkan pembentukan serbuk alumina menjadi badan hijau seramik. Bergantung pada bentuk dan keperluan ketepatan komponen, kaedah seperti penekanan kering, penekanan isostatik, tuangan pita, atau pengacuan suntikan dipilih. Pada masa ini, menekan kering digabungkan dengan menekan isostatik sejuk digunakan terutamanya untuk membentuk kosong alumina.
(3) Pensinteran-Suhu Tinggi
Pensinteran melibatkan pemanasan serbuk untuk mendorong ikatan zarah, yang membawa kepada penghijrahan bahan, penumpuan dan penghabluran semula. Kaedah seperti pensinteran tanpa tekanan, penekanan panas, atau penekanan isostatik panas digunakan untuk memejalkan badan hijau. Alumina-ketulenan tinggi biasanya memerlukan suhu pensinteran 1600–1800 darjah .
(4) Pemesinan Ketepatan
Menggunakan mesin pelarik dan pengisar CNC, badan tersinter dipotong, diputar, dikisar, dikisar dan digerudi untuk menghasilkan komponen seramik yang dikehendaki. Pemesinan CNC seramik merujuk kepada proses pembuatan tolak yang dikawal oleh komputer untuk mengendalikan dan memanipulasi mesin dan alat pemotong, mencapai ketepatan dimensi peringkat mikron-dan memastikan ketekalan merentas berbilang bahagian.
(5) Rawatan Permukaan dan Pemeriksaan Kualiti
Industri semikonduktor mengenakan keperluan kebersihan yang sangat tinggi. Selepas lulus pemeriksaan kualiti, komponen seramik semikonduktor menjalani pembersihan permukaan selanjutnya, biasanya menggunakan kaedah seperti pembersihan asid, pembersihan alkali atau pembersihan pelarut organik. Setelah dibersihkan dan dikeringkan, produk-diperiksa semula untuk kualiti. Produk yang layak kemudiannya dibungkus dalam bilik bersih.
Untuk komponen seramik dengan keperluan khas, rawatan permukaan tambahan seperti semburan arka, semburan plasma, semburan elektrostatik, pemendapan wap, pembersihan ultra-bersih, anodisasi atau pelogatan boleh digunakan untuk memenuhi piawaian operasi.
