随着中国半导体技术自给自足的不断推进，国内制造商正努力生产先进的陶瓷加热器。陶瓷加热器是芯片制造设备的关键部件，能够确保关键半导体制造工序的精确温度控制，是现代晶圆厂不可或缺的关键部件。
为什么陶瓷加热器在半导体制造中如此重要？
在半导体生产中，晶圆要经过薄膜沉积（CVD、PECVD、ALD）和蚀刻等工艺，这些工艺需要极其精确且均匀的加热。传统金属加热器在高温（500°C 以上）下使用受限，原因是热膨胀和颗粒污染风险。
性能对比：氮化铝 (AlN) 加热器与铝加热器
| 编号 | 产品 | 铝加热器 | 铝加热器 |
| 1 | 工作温度 | 室温 ~ 450 °C (最高) | 室温 ~ 800℃ |
| 2 | 熔点 | 660.25℃ | 1800 °C （烧结温度） |
| 3 | 热导率 | 230 W/m·K | 170–220 W/m·K |
| 4 | 热膨胀系数 | 23.6 × 10⁻⁶ /°C | 4.03 × 10⁻⁶ /°C |
陶瓷加热器的优势
由氮化铝 (AlN)、氮化硅 (Si₃N₄) 或氧化铝 (Al₂O₃) 制成的陶瓷加热器具有卓越的性能：
– 高导热性，确保晶圆上热量的均匀分布。
– 优异的抗等离子体性能，使其能够承受严苛的半导体加工环境。
– 低热膨胀性，防止翘曲，确保纳米级芯片制造的稳定性。
陶瓷加热器的制备工艺
通常，陶瓷加热器由带有晶圆承载面的陶瓷基板和背面的圆柱形支撑体组成。陶瓷基板内嵌或印刷有电阻加热电路，以及射频电极和静电吸盘电极等导电元件。
根据专利 CN104582019A，该工艺包括：
1. 将氮化铝粉末和氧化钇通过球磨混合，然后喷雾干燥并成型为坯体。
2. 脱脂并烧结形成烧结体。
3. 丝网印刷导电浆料（钨、钼或钽）形成电阻加热电路。
4. 使用氮化铝基键合材料键合陶瓷基板并连接圆柱形支架。
5. 添加沉头孔以露出电阻加热元件，这些元件连接到外部电源端子。
此方法可实现涡流或同心电路图案，并确保可靠的加热性能。
中国力推国产化
此前依赖进口的中国企业如今正在快速开发自主研发的陶瓷加热器解决方案。厦门英诺华等公司在氮化铝 (AlN) 基加热器方面取得了突破性进展，其接近硅的热膨胀特性和耐高温性能备受青睐。
受先进半导体需求增长的推动，全球氮化铝陶瓷加热器市场预计将以每年10%的速度增长，到2031年将达到7850万美元。然而，漏电流控制和射频电极集成等挑战仍然限制着其广泛应用。
未来展望
一位业内人士表示：“陶瓷加热器的本土化生产对于中国半导体供应链安全至关重要。” 随着研发投入的增加，中国旨在减少对外国供应商的依赖，并巩固其在高端半导体设备制造领域的地位。
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