Nos últimos anos, os ajustes nas políticas nacionais aceleraram o desenvolvimento da indústria de semicondutores, levando a um crescimento rápido em escala e avanços em equipamentos de fabricação. À medida que os processos de fabricação de semicondutores se tornam cada vez mais precisos e complexos, as cerâmicas avançadas ganharam destaque devido às suas propriedades excepcionais, incluindo alta dureza, alto módulo elástico, excelente resistência ao desgaste, capacidades de isolamento, resistência à corrosão e baixa expansão térmica.

Essas características tornam os cerâmicos materiais essenciais para componentes em equipamentos como máquinas de polimento de wafers, sistemas de tratamento térmico para epitaxia, oxidação e difusão, máquinas de litografia, equipamentos de deposição, ferramentas de corrosão e implantadores de íons. Entre os materiais disponíveis, a alumina (Al₂O₃) emergiu como o material cerâmico de precisão mais popular, encontrando ampla aplicação na fabricação de semicondutores.

A corrosão é uma etapa crítica na fabricação de semicondutores, microeletrônicos e micro-nano. Durante o processo de corrosão em máquinas de corrosão e equipamentos PECVD, as interações de plasma podem causar desgaste e danos significativos à superfície dos componentes da máquina. Essas interações levam a:

Corrosão: Vida útil reduzida dos componentes e desempenho reduzido do equipamento.

Contaminação: Os subprodutos da reação volatilizam e se desprendem, criando partículas que comprometem a limpeza da câmara de processo.

Revestimentos de alumina de alta pureza (Al₂O₃) são comumente utilizados como materiais de proteção para câmaras de corrosão e seus componentes:

Materiais de Câmara Tradicionais:

Câmaras de gravação antigas usavam ligas de alumínio, que eram propensas à contaminação por partículas metálicas. Para resolver isso, camadas densas de alumina anodizada foram aplicadas nas superfícies da liga, melhorando a resistência à corrosão. No entanto, essas camadas anodizadas frequentemente desenvolviam microfissuras devido a impurezas na liga, limitando sua eficácia.

Avanços em Revestimentos de Alumina de Alta Pureza:

Revestimentos de Al₂O₃ de alta pureza tornaram-se padrão em câmaras de corrosão. No entanto, diferenças nos coeficientes de expansão térmica entre o revestimento e o substrato podem levar a rachaduras, o que reduz a resistência à corrosão.

Cerâmicas de alumina a granel densas e de alta pureza oferecem resistência superior ao plasma em comparação com revestimentos. Essas cerâmicas geralmente possuem uma pureza superior a 99%, com impurezas controladas de óxido de metal (por exemplo, MgO, CaO, SiO₂) dentro de 0,05% a 0,8% para melhorar a resistência ao plasma mantendo o desempenho de sinterização.

Dispositivos semicondutores exigem wafers quase perfeitos para evitar defeitos elétricos e mecânicos prejudiciais. Durante o processamento do wafer, que inclui moldagem, corte, retificação e limpeza, os wafers devem ser posicionados e estabilizados de forma segura. Isso é alcançado usando suportes de vácuo de cerâmica.

Propriedades e Estrutura do Material:

Os mandris a vácuo são tipicamente feitos de alumina ou carbeto de silício. Essas cerâmicas apresentam estruturas porosas ou ocas alcançadas através da sinterização em alta temperatura. Um efeito de vácuo é gerado aplicando pressão negativa à matriz cerâmica porosa, fixando de forma segura pastilhas, substratos de vidro ou outras peças de trabalho.

Aplicações de Pratos de Vácuo de Cerâmica:

• Dispositivos para processos de afinamento de wafers, como retificação, polimento e planarização químico-mecânica (CMP).

Suportes para dispositivos de medição e inspeção.

Ferramentas de fixação para processamento de filmes finos, folhas e substratos metálicos.

A produção destas cerâmicas de estrutura oca integrada requer técnicas avançadas de fabricação, refletindo seu papel crítico na precisão e confiabilidade do equipamento de semicondutores.

À medida que a indústria de semicondutores avança, a demanda por materiais de precisão como cerâmicas de alumina continua a crescer. Desde aprimorar a resistência ao plasma em câmaras de gravação até fornecer estabilidade no processamento de wafers, as cerâmicas de alumina são indispensáveis para alcançar a precisão e desempenho necessários na fabricação moderna de semicondutores. Com pesquisas em andamento e inovação tecnológica, o potencial das cerâmicas de alumina em impulsionar o futuro da fabricação de semicondutores é ilimitado.