Presná keramika, najmä pokročilá konštrukčná keramika, je nepostrádateľným materiálom v špičkovej výrobe polovodičov, ktorý preniká celým priemyselným reťazcom od výroby čipov, testovania a balenia. Presná keramika ako oxid hlinitý, nitrid kremíka, nitrid hliníka a karbid kremíka, ktoré plne spĺňajú prísne požiadavky polovodičových procesov na vysokú čistotu, vysokú tepelnú odolnosť, vysokú odolnosť proti opotrebovaniu, robustnú odolnosť proti korózii a vynikajúcu elektrickú izoláciu. V polovodičových zariadeniach tvorí presná keramika približne 16 % celkovej hodnoty a široko sa používa pri výrobe komponentov pre zariadenia, vrátane strojov na leštenie plátkov, zariadení na tepelné spracovanie, litografických strojov, zariadení na nanášanie, leptacích zariadení a strojov na implantáciu iónov.

Proces aplikácie	Keramické komponenty
CMP	Leštiaci stôl, leštiaci tanier, manipulačné rameno
Fotolitografia	Vákuové skľučovadlo, doštičkové skľučovadlo, pracovný stôl, manipulačné rameno
Spracovanie pri vysokej teplote (RTP / Epitaxia / Oxidácia / Difúzia)	Izolátor, základný susceptor, plátkový čln, rúra pece, konzolová lopatka
Depozícia	Veko komory, vložka komory, nanášací krúžok, elektrostatické skľučovadlo, ohrievač, galvanický izolátor, vákuový filter
Etch	Vrch kupoly, telo komory, zaostrovací krúžok, tryska, elektrostatické skľučovadlo, manipulačné rameno
Iónová implantácia	Ložisko, vákuové skľučovadlo, elektrostatické skľučovadlo

---

I. Výroba čipu: základné komponenty

1. Spracovanie oblátok

A. Elektrostatické skľučovadlá

Elektrostatické skľučovadlá sa bežne vyrábajú z vysoko čistýchoxid hlinitýanitrid hliníkakeramika. Ich hlavnou funkciou je adsorbovať a fixovať polovodičové doštičky počas procesov, ako je leptanie, chemické naparovanie a fyzikálne naparovanie. V týchto procesoch musia mať elektrostatické skľučovadlá vynikajúcu celkovú rovinnosť, elektrickú izoláciu, odolnosť proti erózii plazmou a presnú reguláciu teploty prostredníctvom vnútorného vykurovacieho a chladiaceho systému.

B. Komponenty procesu leptania

Komponenty, ako sú keramické vložky, zaostrovacie krúžky a disky na distribúciu plynu používané v leptacích reakčných komorách, sú zvyčajne priamo vystavené vysokej teplote a ťažkým podmienkam korózneho leptania. Priemysel zvyčajne používa na výrobu týchto komponentov oxid ytritý, nitrid hliníka a oxid hlinitý, čím sa zabezpečuje, že majú extrémne silnú odolnosť proti korózii, aby sa zabránilo kontaminácii plátku. Oxid ytritý vykazuje vynikajúcu odolnosť proti korózii v halogénových plazmách (ako je Cl2 a CF4), vďaka čomu je preferovanou voľbou pre špičkové leptacie stroje. Keramika z nitridu hliníka s vysokou čistotou má vynikajúcu tepelnú vodivosť, tepelnú odolnosť a izoláciu s koeficientom tepelnej rozťažnosti blízkym koeficientu kremíka a vykazuje vynikajúcu odolnosť voči plazme, čo vedie k rovnomernému rozloženiu tepla, čo z nej robí ideálnu voľbu pre leptanie komponentov.

C. Chemické mechanické leštenie

Keramické leštiace hlavy používané v zariadeniach na chemické mechanické leštenie sa zvyčajne vyrábajú z nitridu hliníka, pretože nitrid hliníka má vynikajúcu tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu a chemickú stabilitu. Tieto materiálové vlastnosti umožňujú keramickým leštiacim hlavám pracovať stabilne v dlhodobom chemicko-mechanickom leštenom prostredí, aby sa zachoval rovnomerný tlak na rovinnosť na povrchu plátku.

D. Iónová implantácia

Komponenty používané ako izolátory, upevňovacie prvky a usmerňovače v lúčoch procesov iónovej implantácie vyžadujú vysokú izoláciu, aby sa zabránilo akumulácii náboja a vydržali bombardovanie vysokoenergetickými iónovými lúčmi. Oxid hlinitý anitrid kremíkamajú spoľahlivé materiálové vlastnosti, vďaka čomu sú ideálne na výrobu komponentov v týchto komponentoch.

2. Depozícia tenkého filmu

Presná keramika, ako je nitrid hliníka a oxid hlinitý, sa môže vyrábať ako vykurovacie platne, susceptory a vložky komôr v zariadeniach na chemické vylučovanie pár. Ich vynikajúce materiálové vlastnosti im umožňujú udržiavať stabilný výkon a zabraňujú uvoľňovaniu nežiaducich nečistôt v náročných prevádzkových prostrediach zahŕňajúcich vysoké pracovné teploty (až niekoľko stoviek stupňov Celzia) a korozívne reaktívne plyny.

3. Tepelné spracovanie (difúzia, oxidácia)

Vysoká čistotakremenné sklo(hoci nejde o typickú keramiku, spadá do kategórie silikátovej keramiky) akarbid kremíkakeramika sa bežne používa pri výrobe rúr difúznych pecí a plátkových člnov. Karbid kremíka má vysokú tepelnú vodivosť, vysokoteplotnú mechanickú pevnosť, vysokú tuhosť, nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, dobrú tepelnú rovnomernosť, odolnosť proti korózii a opotrebeniu. Okrem použitia pri výrobe pecí a plátkových člnov je možné ho použiť aj pri výrobe a spracovaní XY plošín, podstavcov,zaostrovací krúžoks, leštiace dosky,oblátkové skľučovadlá, vákuové skľučovadlá,transportné zbraneakonzolové pádla.

---

II. Testovanie a balenie čipov

1. Testovacie karty sond

Precízna keramika, ako je oxid hlinitý a nitrid hliníka, sa bežne používajú ako substráty pre karty sond. Tieto keramické substráty poskytujú vynikajúcu izoláciu, rovinnosť a rozmerovú stabilitu, aby sa zabezpečilo, že tisíce mikrosond sa môžu presne zarovnať s malými podložkami na čipe na testovanie elektrického výkonu.

2. Baliaci substrát a kryt

Nitrid hliníka a oxid berýlium sú bežne používané materiály na výrobu obalových substrátov a krytov. Ponúkajú výnimočnú hermetickosť, vysokú tepelnú vodivosť a koeficient tepelnej rozťažnosti zodpovedajúci kremíku, aby účinne chránili čip a odvádzali teplo počas keramických obalov, ako sú CERDIP a CQFP. V napájacích moduloch môže substrát z nitridu hliníka ako izolačná vrstva účinne odvádzať teplo generované čipom do kovového chladiča a zároveň zabezpečiť elektrickú izoláciu medzi obvodmi.

---

Presná keramika je „neospevovanými hrdinami“ polovodičového priemyslu. Hoci priamo netvoria obvody čipu, sú základným kameňom a strážcom, od ktorého závisí výroba špičkových čipov. Presná keramika so svojimi spoľahlivými a konzistentnými materiálovými vlastnosťami podporuje polovodičový priemysel pri výrobe menších, rýchlejších a robustnejších zariadení.