特种陶瓷在半导体工业中的无压烧结工艺

由于具备优越的机电和物理性能,特种陶瓷在半导体工业中得到日益广泛的应用。随着集成电路向小型化、高速化和低成本方向发展,半导体设备制造商越来越依赖特种陶瓷部件才能使他们的设备满足IC工业的要求。用于半导体工业的特种陶瓷多数仍然采用传统的制备工艺,最大的不同是要求特种陶瓷具有很高的纯度,有时还对特种陶瓷的电性能要求苛刻。主要产品有各种密封环和圈,拱形盖,各种扩散炉衬里、各种销钉,晶片基板和衬托器、端面效应器,真空卡盘等。

在半导体工业中,除了熔融石英外,应用最广泛的特种陶瓷是各类氧化物陶瓷。氧化物陶瓷如氧化铝和氧化锆部件通常由半成品直接加工而来,半成品的制备采用冷等静压或干压成型,无压烧结工艺烧制。部件生产的关键是后续加工,随着硅晶片尺寸增大,需要更大的陶瓷部件,而加工精度要求同小的要完全一样。

碳化硅陶瓷在半导体工业的运用

碳化硅陶瓷材料的主要成分是SiC。具有优良的机械性能,优异的抗氧化性,极高的耐磨性和较低的摩擦系数。碳化硅陶瓷的最大优点是它可以在1400摄氏度的高温下保持高强度和硬度。此外,无压碳化硅陶瓷的导热系数也非常高,仅次于氧化铍和氮化铝陶瓷,因此适用于各种恶劣环境。

利用碳化硅陶瓷的高热导性能,绝缘性好作为大规模集成电路的基片和封装材料。碳化硅发热体是一种常用的加热元件,由于它具有操作简单方便,使用寿命长,使用范围广等优点,成为发热材料中最经久耐用且价廉物美的一种,使用温度可达1600℃。

碳化硅作为扩散炉内的垫板用于单晶硅片的生产已经有近50年的历史。由于它具有和单晶硅一样的热膨胀系数,高的弹性模量,高的热导和化学惰性,它还被用作大的真空卡盘和机械化学抛光(CMP)垫模。同时由于它的高纯度和抗等离子侵蚀等性能使它成为等离子刻蚀腔的理想选材。

外形复杂尺寸大的碳化硅部件都是通过注浆成型及后续机加工完成的。高纯的碳化硅粉与粘接剂配成浆料,注入石膏模中得到素坯、利用数控磨床将它加工到所需尺寸。使用真空烧结炉在2000℃以上烧结,烧成的制品经最后精加工成为所要的部件。简单的碳化硅元件通常采用干压、冷等静压(CIP)或挤制成型。粉料喷雾干燥后再等静压成型,在碳化硼作烧结助剂作用下,无压烧结成制品。碳化硅陶瓷性能优良,在半导体电子行业被广泛运用。

无压烧结碳化硅陶瓷生产的工艺流程:

配料—球磨制粉—喷雾造粒—压制成型—素坯加工—无压烧结—后加工

其中无压烧结为制作碳化硅陶瓷的关键环节,这一环节的加工效果将直接决定成品的质量,因此碳化硅烧结炉这一设备的选择就十分重要。

SIMUWU公司生产的RVS-S系列无压碳化硅烧结炉可以很好的满足碳化硅无压烧结的需要,可以最高加热到2400摄氏度且具有良好的温度均匀性和真空度。

SIMUWU在真空炉领域有着十多年的销售和制造经验,可以有效地满足客户的不同工艺需求,成熟的工程师团队可以帮助生产者完成从安装到售后的一系列需要。在碳化硅烧结这一领域,有不少工厂均选择了这一品牌,其技术成熟且可靠,是无压碳化硅烧结炉领域的杰出品牌。

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