精密陶瓷在前端半导体中的应用

半导体设备需要大量精密陶瓷零部件。由于其具有高硬度、高弹性模量、高耐磨、高绝缘、耐腐蚀、低膨胀等优点，可作为硅片抛光机、外延/氧化/扩散热处理设备、光刻机、沉积设备、半导体刻蚀设备、离子注入机等的零部件。半导体陶瓷有氧化铝、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氮化硼等，在半导体设备中，精密陶瓷的价值约占16%。

1.氧化铝（Al2O3）
氧化铝（Al2O3）是半导体设备中使用最广泛的陶瓷材料。它具有材料结构稳定、机械强度高、硬度高、熔点高、耐腐蚀、化学稳定性好、电阻率高、电绝缘性好等优点。在半导体蚀刻设备中，主要使用高纯度Al2O3涂层或Al2O3陶瓷作为蚀刻腔及其内部零件的保护材料。除了腔体之外，等离子设备的气体喷嘴、气体分布板以及固定晶圆的固定环等也都需要使用氧化铝陶瓷。在硅片的搬运中，采用氧化铝陶瓷制作的陶瓷机械臂，从材料价格、加工难度等经济方面考虑，氧化铝陶瓷机械臂性价比更高。
此外，在晶圆抛光工艺中，氧化铝陶瓷可广泛应用于抛光盘、抛光垫校正平台、真空吸盘等。
2.氮化铝（ALN）
高纯度氮化铝陶瓷具有优良的导热性、耐热性、绝缘性，热膨胀系数接近硅，耐等离子性优良，可用于晶圆加热的加热器、静电吸盘等。
3.氮化硅（Si3N4）
氮化硅（Si3N4）是一种具有高断裂韧性、高抗热震性、高耐磨性、高机械强度、耐腐蚀等特性的材料，可用于半导体设备的平台、轴承等部件。
4.氮化硼（BN）
BN具有高阻、耐高温、高电击穿性能、无污染、耐腐蚀、易加工等优点，可用于MOCVD设备绝缘散热、PVD/CVD真空镀膜设备绝缘配件、离子注入机绝缘配件等。
5.碳化硅（SiC）
碳化硅的特点是热导率高、高温机械强度高、刚度高、热膨胀系数低、热均匀性好、耐腐蚀、耐磨。碳化硅在高达1400°C的极端温度下仍能保持良好的强度，由于其硬度高、磨损小，且其热膨胀系数与硅片几乎相同，使用碳化硅陶瓷的研磨盘可进行高速研磨和抛光。硅片生产过程中需要高温热处理，常使用碳化硅夹具来运输。它们耐热、无损，可镀DLC涂层，可增强性能并减轻晶片的损坏，同时防止污染扩散。
此外，碳化硅陶瓷还可用于XY平台、底座、聚焦环、抛光盘、晶片夹头、真空吸盘、承载臂、炉管、晶体舟、悬臂推进器。