Chuck elektrostatik seramik: Bagaimanakah komponen semikonduktor "leher tersekat" ini dihasilkan?

Dari era Internet PC+ ke era mudah alih + media sosial, dan kemudian ke era data besar AI+ yang akan datang, untuk memenuhi trend permintaan sistem yang semakin meningkat dan pelbagai, teknologi pembungkusan peringkat wafer sentiasa menembusi ke arah yang tinggi. -ketumpatan, ultra-nipis, ultra-kecil dan prestasi yang lebih tinggi, dan pada masa yang sama, masalah pengapit wafer peranti ultra-nipis juga telah mengemukakan tuntutan dan cabaran baharu.

Kaedah pengapit wafer tradisional termasuk pengapit mekanikal, ikatan parafin dan kaedah lain yang sering digunakan dalam industri jentera tradisional, yang mudah menyebabkan kerosakan pada wafer, dan mudah untuk meledingkan wafer dan mencemarkan wafer, yang mempunyai kesan yang besar terhadap ketepatan pemprosesannya. Kemudian, chuck vakum yang disediakan oleh seramik berliang telah dibangunkan secara beransur-ansur. Kerana chuck vakum adalah penggunaan permukaan silikon dan seramik untuk membentuk tekanan negatif dan menyerap wafer, mudah menyebabkan ubah bentuk tempatan wafer dan menjejaskan kerataan, jadi dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan daya penjerapan yang stabil dan seragam, tidak akan mencemarkan wafer dan secara berkesan boleh mengawal suhu chuck elektrostatik seramik wafer telah beransur-ansur menjadi alat pengapit yang ideal untuk wafer ultra-nipis.

Bagaimanakah chuck elektrostatik berfungsi? Secara umum, chuck elektrostatik seramik terutamanya terdiri daripada lapisan penjerapan dielektrik, lapisan elektrod dan lapisan asas, yang disusun dari permukaan ke dalam dalam struktur berlapis, dan lapisan penjerapan dielektrik terletak di permukaan untuk mencapai penjerapan yang cekap. Lapisan elektrod terletak di tengah, dengan menambah voltan positif atau negatif, membentuk medan elektrostatik, dan lapisan asas memainkan peranan sokongan dan penetapan. Di samping itu, penyedut elektrostatik juga boleh tertanam dalam lajur elektrod, saluran gas, bahan ikatan dan struktur tambahan lain, di mana gas boleh disalurkan ke dalam gas He semasa kerja, melalui aliran peredaran gas untuk pemindahan haba, supaya menstabilkan suhu wafer.

Mengikut sama ada lapisan penjerapan dielektrik adalah dielektrik doped, chuck elektrostatik boleh dibahagikan kepada kelas Coulomb dan kelas punggung panas berputar (JR), cawan sedutan yang diperbuat daripada dielektrik tulen (bahan seramik impedans tinggi) adalah kelas Coulomb, dan cawan sedutan diperbuat daripada dielektrik terdop (seperti titanium oksida terdop (TO2) dan bahan lain, tergolong dalam semikonduktor) adalah kelas belakang panas berputar berputar (JR). Prinsip penjerapan kedua-duanya adalah sangat berbeza, kedua-duanya adalah penggunaan bekalan kuasa DC, medan elektrostatik terbentuk dalam lapisan elektrod, supaya permukaan lapisan dielektrik menghasilkan cas dengan kekutuban yang bertentangan dengan cas permukaan wafer. , dan penjerapan wafer. Walau bagaimanapun, kerana dielektrik mempunyai kekonduksian tertentu, sebagai tambahan kepada caj polarisasi, terdapat sebahagian besar caj percuma, jadi daya sedutan cawan sedutan jenis JR adalah lebih besar daripada cawan sedutan jenis Coulomb, dan penjerapan boleh dicapai di bawah voltan kecil, tetapi dalam peringkat desorpsi, disebabkan oleh caj percuma pada permukaan cawan sedutan jenis JR, selain mematikan bekalan kuasa DC voltan tinggi, Ia biasanya perlu menggunakan reverse voltan statik untuk memaksa penyingkiran cas baki sebelum cip boleh menyahsorpsi, yang meningkatkan kesukaran dan kerumitan kawalan ke tahap tertentu.

Bagaimanakah chuck elektrostatik dihasilkan?

01 Pemilihan bahan

Berbanding dengan bahan logam, bahan seramik bukan sahaja tahan haus, mengelakkan risiko pencemaran cip, tetapi juga mempunyai kelebihan yang wujud dalam penebat elektrik, jadi teknologi chuck elektrostatik terutamanya berdasarkan seramik alumina atau seramik aluminium nitrida sebagai bahan utama. Secara umum, untuk pemprosesan wafer silikon biasa, penggunaan aluminium oksida ketulenan tinggi sebagai bahan boleh memenuhi keperluan, tetapi untuk pemprosesan wafer silikon karbida, anda perlu menggunakan chuck elektrostatik nitrida aluminium.

Aluminium nitrida kekonduksian haba (secara teorinya sehingga 320W/(m·K)), padanan pekali pengembangan haba dengan bahan elektrod, penebat dan sifat mekanikal yang berkaitan adalah lebih baik daripada alumina, bukan sahaja boleh berada dalam persekitaran vakum halogen plasma boleh dikekalkan operasi , menahan semikonduktor dan mikroelektronik persekitaran proses yang paling mencabar, tetapi juga dengan mengawal kerintangan isipadunya, Menyediakan daya penjerapan yang lebih stabil dan mencukupi dan kawalan suhu yang lebih baik, ia dijangka secara beransur-ansur menggantikan chuck elektrostatik seramik alumina, yang merupakan pembangunan utama arah chuck elektrostatik pada masa hadapan. Walau bagaimanapun, dalam proses penyediaan, disebabkan oleh takat lebur aluminium nitrida yang lebih tinggi, pekali resapan diri atom adalah kecil, jadi seramik AlN tulen sukar untuk pensinteran ketumpatan, selalunya perlu mensinter suhu sehingga 1800 ℃ di atas, bukan sahaja keperluan yang lebih tinggi. untuk peralatan pensinteran, tetapi juga perlu memilih proses pensinteran yang sesuai, suasana dan bahan tambahan pensinteran untuk meningkatkan prestasi pensinteran, prosesnya lebih kompleks.

02 Laluan Pengeluaran

Memandangkan chuck elektrostatik dibenamkan dengan sekurang-kurangnya satu elektrod dalam cakera seramik, untuk mencapai penembakan satu kali bahan elektrod dan bahan seramik, ia biasanya disediakan oleh teknologi tembakan bersama seramik berbilang lapisan, termasuk pemutus. , penghirisan, percetakan skrin, laminasi, penekan panas, pensinteran dan proses lain.

① Menghiris tuangan: lapisan dielektrik chuck elektrostatik jenis Coulomb adalah bebas daripada bahan pengalir doping, dan serbuk seramik, pelarut, penyerakan, pengikat, pemplastik, bahan tambahan pensinteran dan komponen lain boleh dicampur untuk menyediakan buburan yang stabil, dan seramik hijau dengan ketebalan tertentu boleh disalut, dikeringkan dan dihiris pada mesin tuang dengan pengikis. Chuck elektrostatik jenis JR juga perlu menambah agen pengawal selia rintangan tertentu (bahan konduktif) kepada rintangan lapisan JR kepada julat fungsi yang diperlukan, dan kemudian acuan tuangan disediakan menjadi hijau.

② Percetakan skrin: percetakan skrin digunakan terutamanya untuk penyediaan lapisan elektrod. Dalam proses pencetakan, pes konduktif mula-mula dituangkan pada satu hujung plat skrin, dan kemudian di bawah tindakan pengikis pencetak skrin, pes konduktif didepositkan pada pangkalan melalui mesh plat skrin, apabila pengikis percetakan dikikis melalui seluruh plat skrin dan memastikan bahawa pes perak diisi dengan lubang skrin, proses percetakan dapat diselesaikan.

③ Penekan panas berlapis: jubin mentah disusun mengikut susunan yang diperlukan (lapisan asas, lapisan elektrod, lapisan dielektrik) dan bilangan lapisan pada satu masa, dan kemudian jubin mentah berbilang lapisan disambungkan bersama di bawah suhu tertentu dan tekanan untuk membentuk hijau lengkap yang diperlukan. Perlu diingatkan bahawa dalam proses laminating, tekanan yang dihasilkan harus diagihkan secara sama rata pada keseluruhan permukaan hijau untuk memastikan bahawa keseluruhan hijau mengecut sama rata selepas tekanan.

④ Pembakaran bersama: Akhirnya bilet hijau lengkap diletakkan di dalam relau pensinteran untuk pensinteran bersepadu. Dalam proses ini, adalah perlu untuk merumuskan keluk naik dan penyejukan yang sesuai untuk memastikan kerataan dan kawalan pengecutan dalam proses pensinteran. Difahamkan, dalam proses pensinteran NGK di Jepun, kadar pengecutan pensinteran serbuk boleh dikawal pada kira-kira 10%, manakala kadar pengecutan kebanyakan pengeluar domestik masih lebih besar daripada atau sama dengan 20%.

Pada masa ini, pasaran chuck elektrostatik wafer semikonduktor global sangat dimonopoli oleh perusahaan Jepun seperti SHINKO (Shinko Electric), TOTO, NGK, Kyocera, dll. Masa pembangunan industri chuck elektrostatik China agak singkat, dan ia masih dalam peringkat awal. Pada masa ini, sebagai tambahan kepada keperluan untuk mengembangkan lagi ketulenan yang lebih tinggi, serbuk seramik bahan mentah yang lebih tinggi dan proses pengeluaran yang lebih cekap dan stabil, ia juga perlu untuk mempertimbangkan keperluan pelbagai senario aplikasi khusus untuk mengoptimumkan reka bentuk struktur untuk memenuhi peningkatan saiz spesifikasi wafer pembawa dan peningkatan permintaan untuk kawalan keseragaman suhu.

Fountyl Technologies PTE Ltd, memberi tumpuan kepada industri pembuatan semikonduktor, produk utama termasuk: Pin chuck, poros ceramic chuck, seramik end effector, seramik square rasuk, seramik spindle, dialu-alukan untuk menghubungi dan rundingan！