Anwendung fortschrittlicher Keramikkomponenten in Halbleiterfertigungsprozessen
Halbleiterchips als Kern elektronischer Produkte werden in verschiedenen Bereichen häufig eingesetzt. In Halbleiterfertigungsprozessen spielen Präzisionskeramikkomponenten eine wichtige Rolle in Schlüsselprozessen wie Lithographie, Ätzen, Abscheidung, chemisch-mechanischem Polieren (CMP), Ionenimplantation und Drahtbonden. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die spezifischen Anwendungen und Vorteile hochentwickelter Keramikkomponenten in diesen Prozessen.
Anwendungen im Halbleiter mHerstellungsprozesse
| Materialien | Anwendungen |
| Aluminiumoxid (Al2O3) | >Hohlraumkomponenten der Halbleiterfertigung >Polierplatten und Plattformen >Waferhalter >Isolierflansche >Endeffektoren |
| Siliziumkarbid (SiC) | >XY-Plattformen und -Sockel >Fokussierringe >Polierplatten >Waffelhalter >Vakuumsaugnäpfe >Endeffektoren >Ofenrohre >Bootsförmiger Träger >freitragende Paddel |
| Aluminiumnitrid (AlN) | >Chipheizungen >Elektrostatische Klemmen |
| Siliziumnitrid (Si3N4) | >Halbleiterausrüstungsplattformen >Lager |
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Die Fotolithographie ist ein grundlegender Prozess in der Halbleiterfertigung, bei dem lichtempfindliche Materialien zum Einsatz kommen
Resist, um ätzbeständige Muster auf der bearbeiteten Oberfläche zu erzeugen. Dieser Prozess erfordert hocheffiziente, präzise und stabile Bewegungssteuerungs- und Antriebstechnologien und stellt hohe Anforderungen an die Maßgenauigkeit und Materialleistung von Strukturbauteilen.
Siliziumkarbidkeramik, bekannt für ihren hohen Elastizitätsmodul und ihre Steifigkeit, Verformungsbeständigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit und niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, sind ausgezeichnete Strukturmaterialien, die in Schlüsselgeräten für die Herstellung integrierter Schaltkreise verwendet werden, wie z. B. Siliziumkarbid-Tische, Führungsschienen, Spiegel und Keramikspannfutter und Endeffektoren.
<Radierung>
Das Ätzen ist ein entscheidender Schritt im Halbleiterfertigungsprozess. Während des Ätzprozesses in Plasmaätzanlagen wird der Prozess
Die Kammer und die inneren Komponenten unterliegen starker Korrosion durch hochdichten, hochenergetischen Plasmabeschuss. Dies verkürzt nicht nur die Lebensdauer der Komponenten, sondern erzeugt auch flüchtige Reaktionsnebenprodukte und Verunreinigungspartikel in der Kammer, was die Sauberkeit der Kammer beeinträchtigt.
Fortschrittliche Keramikmaterialien mit guter Korrosionsbeständigkeit werden häufig als plasmabeständige Ätzmaterialien in Waferverarbeitungsgeräten verwendet. Als Schutzmaterialien für Ätzkammern und interne Komponenten werden üblicherweise hochreine Aluminiumoxidbeschichtungen oder Aluminiumoxidkeramiken verwendet. Zu den Präzisionskeramikkomponenten, die in Plasmaätzgeräten verwendet werden, gehören Fenster, Sichtfenster, Gasverteilungsplatten, Düsen, Isolierringe, Abdeckplatten, Fokusringe und elektrostatische Spannfutter.
<Ablage>
Die Abscheidung ist ein Nachätzprozess und ein Kernprozess in der Chipherstellung, bekannt als"Dünnschichtabscheidung."Mit dünnen Filmen werden leitende oder isolierende Schichten, Antireflexbeschichtungen und temporäre Ätzstopps erzeugt. Unterschiedliche Materialien werden für unterschiedliche Funktionen verwendet und erfordern spezifische Prozesse und Geräte. Abscheidungsprozesse können in physikalische Prozesse (PVD) und chemische Prozesse (CVD) eingeteilt werden.
Ähnlich wie beim Ätzen besteht bei Dünnschichtabscheidungsprozessen mit Plasmatechnologie ein Korrosionsrisiko für die Kammer und die Komponenten. Daher werden Hochleistungskeramiken als Materialien für kritische Verbrauchsmaterialien in Abscheidungsgeräten verwendet, darunter Kammerdeckel, Kammerauskleidungen, Abscheidungsringe, elektrostatische Haltevorrichtungen, Heizgeräte, Galvanisierungsisolatoren und Vakuumbrecherfilter.
<Chemisch-mechanisches Polieren (CMP)>
CMP ist eine entscheidende Technologie in Halbleiterherstellungsprozessen, insbesondere für Prozesse unter 0,35 μm, da es eine Planarisierung ermöglicht und sich auf die späteren Prozessausbeuten auswirkt. CMP kombiniert mechanische Reibung mit chemischem Ätzen. Das Funktionsprinzip von CMP-Geräten führt zu langfristiger Reibung und Korrosion, was zu Verschleiß an kritischen Verbrauchsmaterialien wie Poliertischen, Polierpads, Handhabungsarmen und Vakuumsaugern führt.
Aluminiumoxidkeramik und Siliziumkarbidkeramik besitzen Eigenschaften wie hohe Dichte, hohe Härte, hohe Verschleißfestigkeit, gute Wärmebeständigkeit, ausgezeichnete mechanische Festigkeit und Isolationseigenschaften bei hohen Temperaturen. Diese Eigenschaften machen sie zu idealen Materialien für kritische Verbrauchsmaterialien in CMP-Geräten.
<Ionenimplantation>
Die Ionenimplantation ist eine gängige Dotierungstechnik in der Halbleiterfertigung, mit der Verunreinigungen in aktive Regionen, Substrate und Gate-Bereiche eingebracht werden, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Bei der Ionenimplantation werden von einer Ionenquelle erzeugte Ionen beschleunigt und auf die Waferoberfläche bombardiert. Bei Ionenimplantationsprozessen werden häufig Lager, Vakuumsaugnäpfe, elektrostatische Spannfutter und andere keramische Präzisionskomponenten verwendet.
<Drahtbonden>
Drahtbonden ist eine primäre Methode, die bei der Halbleiterverpackung zum Herstellen elektrischer Verbindungen zwischen Chips und Substraten verwendet wird. Keramikklingen sind unverzichtbare Werkzeuge in der Arbeit
Wiederverklebungsprozess. Aufgrund des hohen Drahtbondvolumens in einer vollbeladenen Drahtbondmaschine werden Keramikklingen in erheblichem Maße verbraucht. Derzeit ist Aluminiumoxid das Hauptmaterial für Keramikklingen, und einige Hersteller fügen Zirkonoxid hinzu, um eine gleichmäßigere und dichtere Mikrostruktur zu erreichen, wodurch die Dichte auf 4,3 g/cm³ erhöht wird und die Häufigkeit des Verschleißes und Austauschs der Klingenspitzen beim Drahtbonden verringert wird.
Zusätzlich zu den genannten Anwendungen werden Präzisionskeramikkomponenten auch in Halbleitergeräten für Prozesse wie Oxidation, Diffusion und Glühen in Vorrichtungen zur thermischen Behandlung von Wafern eingesetzt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Anwendung von Präzisionskeramik in Halbleitergeräten unsere Vorstellungskraft übersteigt und zahlreiche entscheidende Rollen in verschiedenen Prozessen spielt.
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