Catégorie de pièces en céramique pour semi-conducteurs

Grâce à leurs excellentes propriétés, telles que leur résistance aux hautes températures et à la corrosion, les pièces en céramique sont fréquemment utilisées dans divers équipements clés pour semi-conducteurs. Parmi ces pièces, on trouve notamment les bras, les substrats, les buses, les fenêtres, les couvercles de cavités et les mandrins à vide en céramique poreuse.

1, bras en céramique semi-conductrice

Dans le processus de fabrication des équipements pour semi-conducteurs, l'utilisation de bras en céramique est indispensable pour la manipulation des plaquettes de silicium. En effet, toute contamination de ces plaquettes exige généralement un environnement quasi-autonome. Sous vide, la plupart des bras mécaniques fabriqués à partir d'autres matériaux ne répondent pas aux exigences. Il est donc nécessaire d'utiliser des bras en céramique présentant une résistance élevée à la température et à l'usure, ainsi qu'une dureté importante. On utilise généralement de l'alumine de haute pureté ou du carbure de silicium pour la fabrication de ces bras. Ces deux matières premières possèdent d'excellentes propriétés physiques, notamment une dureté, une résistance à l'usure et une tenue aux hautes températures, ce qui en fait des matériaux de choix pour la fabrication de bras en céramique. Comparé à l'alumine, le bras en carbure de silicium offre de meilleures performances. Cependant, compte tenu du coût des matériaux et de la complexité de fabrication, le bras en alumine est plus économique et donc plus couramment utilisé.

2, substrat céramique

Les substrats céramiques sont principalement utilisés dans divers domaines de l'encapsulation électronique, tels que l'encapsulation de dispositifs électroniques de puissance, de lasers, de diodes électroluminescentes, de refroidisseurs thermoélectriques, de dispositifs électroniques haute température et d'autres dispositifs de puissance [8]. Les matériaux classiques ne supportant pas les hautes températures, les procédés d'encapsulation électronique font appel aux produits céramiques pour leur conductivité thermique, leur résistance à la chaleur, leur haute résistance mécanique et leur grande fiabilité. L'alumine, le nitrure de silicium et d'autres matériaux sont fréquemment utilisés pour la fabrication de substrats céramiques.

3, buse en céramique

En HDP-CVD, le gaz de réaction pénètre dans la chambre de réaction par une buse en céramique reliant l'intérieur et l'extérieur de celle-ci. La qualité de cette buse détermine donc directement la pureté et le débit du gaz de réaction [9]. L'oxyde d'aluminium et le nitrure d'aluminium sont couramment utilisés pour la fabrication de ces buses. Grâce à leur conductivité thermique et leur résistance aux chocs thermiques supérieures à celles de l'oxyde d'aluminium, les buses ne présentent aucun risque de contamination par des impuretés, ni par corrosion plasma, ni par déformation thermique due à l'usure des pièces. Ainsi, elles ne présentent aucun risque de contamination du gaz de réaction ni de la chambre de réaction et répondent parfaitement aux exigences des équipements HDP-CVD de pointe.

4. Fenêtre en céramique

La fenêtre en céramique est un composant essentiel des machines de gravure de semi-conducteurs. Utilisée comme couvercle de chambre dans les machines de gravure plasma, elle se situe entre la chambre de gravure et la bobine de couplage plasma. Sa conception permet la transmission des énergies radiofréquences (RF) et micro-ondes vers la chambre de gravure plasma tout en résistant à l'érosion due à l'environnement agressif de ce procédé. Les fenêtres en céramique performantes présentent de faibles valeurs de tangente d'angle de perte (transmittance élevée) aux fréquences RF et micro-ondes. Dans le cas contraire, l'énergie risque d'être absorbée et convertie en chaleur excessive, dégradant ainsi le procédé (perte d'énergie RF) et le composant (surchauffe et gradient thermique importants). La fabrication de ce produit repose sur l'utilisation de deux matériaux céramiques de pointe : l'alumine de haute pureté et l'oxyde d'yttrium. Grâce à des procédés rigoureux de moulage, de frittage, de finition et de pulvérisation de surface, les produits répondant aux exigences des applications sont obtenus.

5. Couvercle de cavité en céramique

Le couvercle de cavité en céramique est un composant fonctionnel intégré et indépendant comprenant un dôme en céramique, un système de refroidissement et un système de contrôle des électrodes. Il s'agit d'un élément clé des équipements de dépôt de couches minces de 40 nm et moins, et ses performances sont essentielles pour garantir la qualité des plaquettes. Le couvercle de cavité en céramique recouvre la partie supérieure de la plaquette et scelle la cavité du dispositif CVD, formant ainsi une chambre fermée. Les antennes à bobines entourant le couvercle appliquent une puissance haute fréquence pour induire un champ électrique et générer un plasma (ICP). Ce plasma est ensuite introduit dans la chambre à travers le couvercle en céramique afin d'assurer un traitement ionique homogène et de garantir le bon déroulement du dépôt. Le couvercle de chambre en céramique joue un rôle primordial dans l'étanchéité, la régulation de la différence de pression interne et externe et la propreté de la chambre de réaction ; il constitue l'un des composants essentiels des équipements CVD.

6. Mandrin à vide en céramique

La plupart des composants céramiques couramment utilisés dans les dispositifs semi-conducteurs sont en céramique dense, mais le mandrin à vide est en céramique poreuse. La plaquette de silicium, matériau semi-conducteur, est fine, dure et fragile ; ses deux faces doivent être rectifiées et polies. On utilise couramment un mandrin à vide pour positionner et fixer ce type de pièce. Les performances des mandrins à vide fabriqués avec des matériaux traditionnels sont souvent insuffisantes. Grâce aux progrès de l'ingénierie et de la technologie, on utilise désormais couramment des matériaux céramiques pour fabriquer les mandrins à vide. Le mandrin à vide le plus courant est une structure poreuse, composée de deux matériaux céramiques liés entre eux. La plaque de céramique poreuse est installée dans un trou fraisé de la base, avec laquelle elle est collée et scellée. Cette base est usinée dans un matériau céramique dense et non poreux. Bien que les matériaux des deux parties soient différents, leur résistance à l'usure et leurs propriétés mécaniques sont similaires. Cela permet au mandrin à vide de répondre aux exigences d'utilisation.

FOUNTYL TECHNOLOGIES PTE. LTD., située à Singapour, est spécialisée dans les technologies de formage, de frittage et d'usinage de matériaux céramiques. Au service des utilisateurs de semi-conducteurs, ses produits comprennent des mandrins en carbure de silicium, des mandrins à vide en céramique poreuse, des tables flottantes à air, des effecteurs terminaux en céramique et des rails de guidage en céramique. N'hésitez pas à nous contacter pour toute collaboration commerciale potentielle.