Процессы спекания полупроводниковых керамических компонентов

Полупроводниковые устройства требуют использования полупроводникового оборудования, такого как травильные машины, фотолитографические машины и машины ионной имплантации. Внутри этих полупроводниковых устройств используются многочисленные керамические компоненты. Керамические материалы обладают превосходными свойствами, включая устойчивость к высоким температурам, коррозионную стойкость, высокую точность и высокую прочность, что делает их хорошо подходящими для использования в полупроводниковом оборудовании. Многие керамические компоненты являются ключевыми деталями полупроводниковых процессов, непосредственно контактируя с пластинами. Они могут обеспечить точный контроль температуры поверхности пластины и быстрый нагрев или охлаждение.

Полупроводниковые керамические компоненты принадлежать продвинутая керамика, обычно изготовленные из сверхчистых, сверхтонких неорганических материалов, таких как оксид алюминия (Al₂O₃), карбид кремния (SiC), нитрид алюминия (AlN), нитрид кремния (Si₃N₄) и иттрий (Y₂O₃). Типы полупроводниковых керамических компонентов включают в себя полупроводниковые роботизированные руки, керамические насадки, керамические окна, керамические крышки полости, пористые керамические вакуумные присоски и другие.

Процесс подготовки полупроводниковых керамических компонентов в основном включает подготовку порошка, формование порошка, высокотемпературное спекание, прецизионную механическую обработку, контроль качества и обработку поверхности.

Что касается процессов спекания, то некоторые керамические компоненты подвергаются удалению связующих с последующим спеканием, тогда как в других удаление связующих и спекание выполняются одновременно. Обычно температура удаления связующих ниже температуры спекания и не превышает 1000°С. Методы высокотемпературного спекания в основном включают спекание без давления, спекание в вакууме и спекание в атмосфере. Спекание превращает керамику из сырого тела в плотную структуру.

Основные процессы спекания следующие:

1. Спекание без давления
   Спекание без давления — это процесс, при котором материал спекается при атмосферном давлении без применения дополнительного давления. Это наиболее часто используемый метод спекания, обычно выполняемый в атмосфере кислорода или специальной газовой атмосфере. При спекании без давления образовавшееся сырое изделие не подвергается внешнему давлению, а частицы порошка агрегируют и образуют кристаллические связи при нормальном атмосферном давлении.

2. Вакуумное спекание
   Вакуумное спекание — это процесс спекания неспеченных керамических изделий в условиях вакуума. Путем физических и химических воздействий зеленое тело преобразуется в плотное и твердое спеченное тело. В оксидных керамических изделиях поры в основном заполнены водой, водородом и кислородом, которые выделяются при спекании. Однако такие газы, как окись углерода, диоксид углерода и особенно азот, трудно выходят через поры, что приводит к снижению плотности конечного продукта. Вакуумное спекание обеспечивает удаление всех газов, улучшая плотность продукта.

3. Спекание в атмосфере
   Для керамики, которую трудно спекать при спекании без давления, обычно используют атмосферное спекание. При этом методе в печь вводятся специальные газы, создающие необходимую атмосферу для спекания керамических компонентов. В зависимости от материала могут использоваться различные атмосферы, такие как кислород, водород, азот или аргон.

4.  

5.