“Đế lõi cứng” cho thiết bị bán dẫn

2026-04-21

Ngày nay, khi các quy trình sản xuất chất bán dẫn tiếp tục chuyển xuống quy trình 3nm và 2nm, giới hạn hiệu suất của thiết bị bán dẫn phần lớn phụ thuộc vào ranh giới vật lý của vật liệu. Trong các điều kiện làm việc khắc nghiệt như chân không, nhiệt độ cao, ăn mòn mạnh và rung tần số cao, các linh kiện gốm chính xác đã trở thành "đế lõi cứng" để hỗ trợ sản xuất chip nhờ độ ổn định tuyệt vời của chúng. Theo thống kê của ngành, giá trị của gốm chính xác trong thiết bị bán dẫn đã đạt khoảng 16%. Từ quá trình khắc mặt trước, lắng đọng màng mỏng, quang khắc, đến đóng gói và thử nghiệm ở mặt sau, chiều rộng và chiều sâu ứng dụng của gốm sứ chính xác không ngừng mở rộng cùng với sự phát triển của quy trình.

1. Giải pháp toàn diện từ bảo vệ khoang tới khả năng chịu tải chính xác

Alumina hiện là loại gốm oxit trưởng thành và được sử dụng rộng rãi nhất về mặt kỹ thuật trong thiết bị bán dẫn. Ưu điểm cốt lõi của nó là độ cứng cao, khả năng chịu nhiệt độ cao và độ ổn định hóa học tuyệt vời.

Trong quá trình khắc plasma, các thành phần bên trong khoang phải đối mặt với sự xói mòn nghiêm trọng bởi khí halogen. Gốm alumina có độ tinh khiết cao có khả năng chống ăn mòn cực kỳ mạnh mẽ. Các ứng dụng phổ biến bao gồm lớp lót buồng khắc, tấm phân phối khí plasma, vòi phun khí và vòng giữ để giữ tấm bán dẫn. Để cải thiện hơn nữa hiệu suất, quá trình thiêu kết ép đẳng tĩnh lạnh và ép nóng thường được sử dụng trong công nghiệp để đảm bảo tính đồng nhất của cấu trúc vi mô bên trong của vật liệu và ngăn ngừa ô nhiễm wafer do tràn tạp chất.

Ngoài ra, với sự phát triển của các ứng dụng quang học, gốm alumina trong suốt cũng hoạt động tốt trong lĩnh vực cửa sổ quan sát bán dẫn. So với vật liệu thạch anh truyền thống, gốm YAG hoặc gốm alumina có độ tinh khiết cao cho thấy tuổi thọ cao hơn về khả năng chống xói mòn plasma, giải quyết hiệu quả vấn đề che khuất cửa sổ quan sát do xói mòn, từ đó ảnh hưởng đến việc giám sát quá trình.

2. Hiệu suất cao nhất về quản lý nhiệt và hấp phụ tĩnh điện

Nếu alumina là một máy phát "phổ quát", thì nhôm nitride là một "lực đặc biệt" cho các tình huống có công suất cao và thông lượng nhiệt cao.

Sản xuất chất bán dẫn cực kỳ nhạy cảm với việc kiểm soát "nhiệt". Độ dẫn nhiệt của gốm nhôm nitrit thường là 170-230 W/(m·K), cao hơn nhiều so với alumina. Quan trọng hơn, hệ số giãn nở nhiệt của nó rất phù hợp với vật liệu silicon đơn tinh thể. Đặc tính này làm cho nhôm nitrit trở thành vật liệu được lựa chọn cho mâm cặp tĩnh điện và tấm gia nhiệt. Trong quá trình xử lý các tấm bán dẫn 12 inch, mâm cặp tĩnh điện cần hấp phụ chắc chắn các tấm bán dẫn thông qua lực Coulomb hoặc hiệu ứng Johnson-Laback, đồng thời thực hiện kiểm soát nhiệt độ chính xác. Gốm nhôm nitrit không chỉ có thể chịu được điện trường cao tần và điện áp cao mà còn duy trì độ ổn định chiều cực cao trong quá trình tăng và làm mát nhiệt độ nhanh chóng, đảm bảo rằng tấm bán dẫn không bị dịch chuyển hoặc cong vênh.

Trong lĩnh vực truyền thông quang học, với nhu cầu bùng nổ về các mô-đun quang tốc độ cao 800G và thậm chí 1,6T trong AI và trung tâm dữ liệu, chất nền màng dày và mỏng nhiều lớp nhôm nitride cũng đã mở ra sự phát triển bùng nổ. Nó cung cấp khả năng tản nhiệt tuyệt vời và bảo vệ kín khí trong truyền tín hiệu tần số cao và tốc độ cao, đồng thời là hỗ trợ vật lý không thể thiếu cho quá trình đóng gói.

3. Sự hỗ trợ kiên cường của thế giới vi mô

Gốm sứ chính xác thường bị chỉ trích là "giòn", nhưng trong quy trình phụ trợ bán dẫn, zirconia đã giải quyết vấn đề này bằng độ dẻo dai "thép gốm".

Hiệu ứng làm cứng được tạo ra bởi quá trình biến đổi pha của gốm zirconia mang lại cho nó độ bền uốn và khả năng chống mài mòn cực cao. Tính năng này được thể hiện rõ ràng ở chiếc dao phay gốm. Dao viền gốm là vật liệu cốt lõi trong quá trình liên kết dây. Dưới tác động qua lại nhiều lần trong một giây, các vật liệu thông thường rất dễ bị sứt mẻ hoặc mòn. Alumina được tăng cường bằng pha tạp zirconi

Vật liệu này có mật độ lên tới 4,3g/cm³, giúp cải thiện đáng kể tuổi thọ của đầu dao tán và đảm bảo độ tin cậy của liên kết dây vàng hoặc đồng.

4. Sự chuyển đổi giữa thay thế trong nước và thanh lọc cao

Từ góc độ toàn cầu, thị trường gốm sứ chính xác cao cấp từ lâu đã bị thống trị bởi các công ty Nhật Bản, Mỹ và Châu Âu. Sự tích lũy bột gốm điện tử và quy trình đúc của các công ty Nhật Bản cho phép họ duy trì lợi thế về chất nền gốm và các bộ phận kết cấu mịn, trong khi Hoa Kỳ chiếm vị trí quan trọng trong lĩnh vực gốm kết cấu nhiệt độ cao như cacbua silic và silicon nitrit.

Điều đáng mừng là ngành gốm sứ chính xác trong nước đang trải qua giai đoạn quan trọng từ “bắt kịp” sang “chạy song song”. Về mặt công nghệ đúc, các quy trình như đúc băng, ép phun và ép phun gel đã trở nên hoàn thiện. Trong lĩnh vực công nghệ thiêu kết, gốm sứ silicon nitrit thiêu kết áp suất khí quy mô lớn (GPS) trong nước đã vượt qua rào cản kỹ thuật và đạt được sự thay thế trong nước.

Đối với các kỹ sư thiết bị và nhân viên mua sắm, mối quan tâm kỹ thuật trong tương lai sẽ tập trung vào ba khía cạnh sau: Thứ nhất là thanh lọc cực cao , việc chuẩn bị cục bộ loại bột 5N (99,999%) sẽ trở thành chìa khóa để giảm rủi ro chuỗi cung ứng; Thứ hai là Tích hợp chức năng , chẳng hạn như các bộ phận gốm tích hợp phức tạp với các kênh cảm biến và vòng gia nhiệt, sẽ đặt ra các yêu cầu cao hơn đối với công nghệ gốm sản xuất bồi đắp (in 3D); Thứ ba là Kích thước lớn , với sự phổ biến hoàn toàn của quy trình 12 inch, cách đảm bảo kiểm soát biến dạng của các bộ phận gốm cỡ lớn (chẳng hạn như cốc hút trên 450mm) trong quá trình thiêu kết là biểu hiện cao nhất của khả năng xử lý.

Kết luận

Gốm sứ có độ chính xác tiên tiến không chỉ là bộ phận cấu trúc của thiết bị bán dẫn mà còn là biến số cốt lõi quyết định năng suất quy trình. Từ việc bảo vệ khoang ăn mòn, đến việc kiểm soát nhiệt độ của mâm cặp tĩnh điện, đến khả năng tản nhiệt của chất nền đóng gói, độ tinh khiết của từng hạt gốm và sự dao động của từng đường cong thiêu kết đều có liên quan chặt chẽ đến hiệu suất của chip.

Trong bối cảnh chuỗi công nghiệp bán dẫn “an toàn và có thể kiểm soát”, các nhà sản xuất thiết bị đã đồng thuận nâng cao khả năng cạnh tranh cốt lõi của mình bằng cách chọn đối tác có nền tảng nghiên cứu và phát triển vật liệu sâu và khả năng xử lý chính xác.

Tư vấn kinh doanh và hỗ trợ kỹ thuật

Chúng tôi đã tham gia sâu vào lĩnh vực gốm sứ chính xác trong nhiều năm và cam kết cung cấp cho các nhà sản xuất thiết bị bán dẫn các giải pháp toàn diện cho alumina có độ tinh khiết cao, nhôm nitrit, zirconia và gốm sứ cacbua silic.

Nếu bạn đang phải đối mặt:

Vấn đề tuổi thọ linh kiện ngắn trong môi trường plasma khắc nghiệt

Nút cổ chai nhiệt trong bao bì năng lượng cao

Xác minh thay thế trong nước của các bộ phận gốm chính xác

Chào mừng bạn quét mã QR bên dưới để gửi yêu cầu của bạn trực tuyến. Các kỹ sư ứng dụng cao cấp của chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn lời khuyên kỹ thuật và giải pháp đánh giá vật liệu trong vòng 24 giờ.