Μέσα σε ένα εργοστάσιο κατασκευής ημιαγωγών, η μόλυνση μετριέται σε μέρη ανά δισεκατομμύριο. Ένα υλικό που απορρίπτει ένα μόνο μεταλλικό σωματίδιο ή εκλύει νάτριο σε ένα θάλαμο διεργασίας μπορεί να καταστρέψει μια ολόκληρη παρτίδα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το κεραμικό Al2O3 υψηλής καθαρότητας έχει γίνει ένα τυπικό υλικό για υποδοχείς, τσοκ, θαλάμους και διόδους. Αυτό το άρθρο εξηγεί τι καθιστά το κεραμικό αλουμίνας υψηλής καθαρότητας κατάλληλο για εξοπλισμό επεξεργασίας ημιαγωγών, και ποια στοιχεία πρέπει να επαληθεύσει ένας αγοραστής.
Η συμβατική αλουμίνα 96% είναι ένας καλός ηλεκτρικός μονωτής, αλλά περιέχει μια γυαλώδη φάση σύνδεσης με νάτριο, ασβέστιο και άλλα ιχνοστοιχεία. Κάτω από πλάσμα και υψηλή πόλωση, αυτά τα στοιχεία μεταναστεύουν από την επιφάνεια και μολύνουν την πλάκα πυριτίου. Ένα κεραμικό οξειδίου του αργιλίου υψηλής καθαρότητας — συνήθως 99,5% ή καλύτερη άλφα-αλουμίνα — αφαιρεί τον συνδετικό παράγοντα, έτσι η επιφάνεια παραμένει χημικά αδρανής ακόμη και σε επιθετικές χημικές ουσίες φθορίου και χλωρίου.
Η καθαρότητα από μόνη της δεν αρκεί. Το σώμα πρέπει επίσης να είναι πλήρως πυκνό, με μηδενικό ανοιχτό πορώδες. Οι ανοιχτοί πόροι παγιδεύουν αέριο διεργασίας, εκλύουν αέρια στον θάλαμο και συγκρατούν σωματίδια που αργότερα αποκολλώνται στην πλάκα πυριτίου. Μια πυκνή, καθαρή μικροδομή προσφέρει τρία οφέλη ταυτόχρονα: μηδενική εκλυση αερίων, ελάχιστη παραγωγή σωματιδίων και υψηλή ηλεκτρική αντίσταση που παραμένει υψηλή ακόμη και σε θερμοκρασία διεργασίας. Η υψηλή αντοχή κάμψης επιτρέπει λεπτές, επίπεδες γεωμετρίες που υποστηρίζουν την πλάκα πυριτίου χωρίς να παραμορφώνονται.
Τυπικά μέρη περιλαμβάνουν πλάκες υποδοχέων υψηλής καθαρότητας για επεξεργασία πλακών πυριτίου, γυαλισμένα τσοκ πλακών πυριτίου από αλουμίνα και πλάκες και υποστρώματα αλουμίνας για κυκλώματα λεπτού φιλμ, όλα παραγόμενα σύμφωνα με σχέδιο με ιχνηλασιμότητα αριθμού σειράς.
| Παράμετρος | Τιμή | Βάση |
|---|---|---|
| Περιεκτικότητα σε αλουμίνα | 99,5% Al2O3 | (P) |
| Συνολικές ακαθαρσίες | < 5000 ppm | (P) |
| Πυκνότητα | 3,92 g/cm3 | (P) |
| Ανοιχτό πορώδες | 0% | (P) |
| Αντοχή κάμψης | 380 MPa | (P) |
| Αντίσταση όγκου (20 °C) | > 10^14 Ω·cm | (P) |
| Τραχύτητα επιφάνειας (γυαλισμένη) | Ra 0,1 µm | (P) |
| Αριθμός αποβολής σωματιδίων στο τελικό μέρος | Επαληθεύεται με δοκιμή καθαρού δωματίου | (C) |
Κλειδί βάσης: (P) προδιαγραφή σελίδας προϊόντος· (T) τυπική τιμή υλικού· (C) προς επιβεβαίωση με δοκιμή σωματιδίων και εκλυσης αερίων σε καθαρό δωμάτιο.
Για πολλά εργαλεία χάραξης και εναπόθεσης, ναι, υπό την προϋπόθεση ότι το σώμα είναι πλήρως πυκνό. Πολύ επιθετικές χημικές ουσίες μπορεί να απαιτούν 99,7% ή ένα διαφορετικό κεραμικό, οπότε επιβεβαιώστε με βάση την πραγματική διεργασία.
Οι ανοιχτοί πόροι εκλύουν αέρια και παγιδεύουν σωματίδια. Ένα πλήρως πυκνό μέρος προστατεύει τη σταθερότητα της πίεσης του θαλάμου και την καθαρότητα της πλάκας πυριτίου.
Ναι. Ένα δείγμα ή μια επαληθευμένη 3D σάρωση είναι αρκετή για την αναπαραγωγή της γεωμετρίας· η κρίσιμη επιπεδότητα και η επεξεργασία επιβεβαιώνονται στο πρώτο άρθρο πριν από τη μαζική παραγωγή.
Μια πλάκα υποδοχέα λειτουργεί ως μέρος ενός συγκροτήματος, οπότε η επιπεδότητα, η ομοιομορφία του πάχους και τα χαρακτηριστικά στήριξής της πρέπει να ταιριάζουν με το συνδετικό υλικό και το ρομπότ που φορτώνει την πλάκα πυριτίου. Η συνέπεια από παρτίδα σε παρτίδα έχει επίσης μεγαλύτερη σημασία από οποιαδήποτε μεμονωμένη μετρημένη τιμή: μια διεργασία συντονισμένη γύρω από μια παρτίδα θα αποκλίνει εάν η επόμενη παρτίδα έχει διαφορετική πυκνότητα ή επεξεργασία. Εκεί τεκμηριώνεται η αξία της τεκμηρίωσης. Η απαίτηση για ένα μέρος από Κεραμικό Al2O3 με δεδομένα επιπεδότητας και επεξεργασίας ανά σειρά, καθαρή συσκευασία και ιχνηλάσιμη παρτίδα υλικού αφαιρεί την εικασία από την πιστοποίηση και συντομεύει την αύξηση της παραγωγής.
Για το πώς η αλουμίνα εντάσσεται στην ευρύτερη εικόνα των κεραμικών υποστρωμάτων μαζί με το AlN και το Si3N4, διαβάστε την πυραμίδα τριών επιπέδων των κεραμικών υποστρωμάτων.