Aluminiumnitrid-Keramikheizelemente: Der „Temperaturwächter“ in der Halbleiterfertigung

In der Halbleiterindustrie ist die Temperaturkontrolle ein entscheidender Faktor für die Produktausbeute. Prozesse wie die Dünnschichtabscheidung und das Ätzen erfordern eine präzise Temperaturregelung der Wafer, da die Temperaturhomogenität die Chip-Performance und -Zuverlässigkeit direkt beeinflusst. In diesem präzisionsgetriebenen Prozess haben sich Aluminiumnitrid (AlN)-Keramikheizelemente dank ihrer herausragenden Leistung als unverzichtbare Kernkomponente in Halbleiteranlagen etabliert.

Warum sind Keramikheizelemente in der Halbleiterfertigung zur bevorzugten Wahl geworden?

Die Prozessumgebung in der Halbleiterindustrie ist extrem anspruchsvoll – gekennzeichnet durch Hochvakuum, Plasma und korrosive Gase, was hohe Anforderungen an Heizmaterialien stellt. Herkömmliche Metallheizelemente sind unter diesen Bedingungen nicht in der Lage, zuverlässig und langfristig zu arbeiten. Keramikheizelemente hingegen, mit ihrer außergewöhnlichen Korrosionsbeständigkeit, hohen elektrischen Isolation und thermischen Stabilität, haben sich als einzige Lösung für diese Anforderungen etabliert.

AlN-Keramikheizelemente sind direkt im Inneren der Prozesskammer in engem Kontakt mit dem Wafer installiert. Sie stützen den Wafer nicht nur, sondern gewährleisten auch eine stabile und gleichmäßige Prozesstemperatur und fungieren somit als das „Herzstück“ der Dünnschichtabscheidungsanlage.

Aluminiumnitrid: Das ideale Material für Keramikheizkörper

Unter den verschiedenen keramischen Werkstoffen zeichnet sich Aluminiumnitrid (AlN) aufgrund seiner einzigartigen Kombination von Eigenschaften als optimale Wahl für keramische Heizelemente aus:

Ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit

AlN weist eine theoretische Wärmeleitfähigkeit von bis zu 320 W·m⁻¹·K⁻¹ auf. Diese Eigenschaft ermöglicht ein schnelles Aufheizen und Abkühlen des Heizelements und steigert so die Effizienz von Halbleiterfertigungsprozessen erheblich.

Perfekte Übereinstimmung der Wärmeausdehnung

Der Wärmeausdehnungskoeffizient von AlN (4,18 × 10⁻⁶ K⁻¹) entspricht nahezu dem von Silizium. Diese Kompatibilität ist entscheidend, da sie die thermische Spannung auf dem Wafer effektiv minimiert und somit die Produktausbeute direkt verbessert.

Hervorragende mechanische und elektrische Eigenschaften

AlN vereint hohe mechanische Festigkeit, ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und hervorragende elektrische Isolation (mit einem spezifischen Volumenwiderstand von bis zu 10¹³ Ω·cm) bei gleichzeitig geringen dielektrischen Verlusten. Dieses umfassende Eigenschaftenprofil erfüllt die anspruchsvollen Materialanforderungen von Halbleiterprozessen vollumfänglich.

Umwelt- und Sicherheitsvorteile

Im Gegensatz zu giftigen Materialien wie Berylliumoxid ist Aluminiumnitrid ungiftig und umweltfreundlich und passt somit besser zur Philosophie der nachhaltigen Entwicklung der modernen Industrie.

Präzisionsstruktur und Fertigungsprozess

Die strukturelle Konstruktion von AlN-Keramikheizelementen ist hochkomplex:

Keramischer Sockel: Trägt den Wafer und integriert interne Heizelemente und HF-Elektroden.

Stützstruktur: Verwendet Keramikmaterialien mit angepasstem Wärmeausdehnungskoeffizienten zum Schutz von Anschlüssen und Leitungen.

Einzigartige Wellenverbindung: Widersteht wirksam der Erosion durch Plasma und chemische Gase.

Interne Strömungskanäle: Gewährleisten eine gleichmäßige Temperaturverteilung im gesamten Heizelement.

Im Fertigungsbereich kommt eine fortschrittliche Siebdrucktechnologie zum Einsatz, bei der Leiterpasten wie Wolfram, Molybdän oder Tantal verwendet werden, um präzise Schaltungsmuster zu erzeugen. Die Integration der Komponenten erfolgt durch ein mehrschichtiges Keramik-Kobrennverfahren, das die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Heizung gewährleistet.

Über Xiamen Juci Technology Co., Ltd.

Xiamen Juci Technology ist spezialisiert auf die Herstellung von Aluminiumnitrid (AlN)-Keramikenmit integrierten Forschungs- und Entwicklungskapazitäten, die vom Rohpulver bis zum Fertigprodukt reichen. Durch die Herstellung eigener hochreiner Produkte AlN-Pulver Durch den Einsatz fortschrittlicher Formgebungs- und Sinterverfahren gewährleistet das Unternehmen dichte, homogene Produkte mit exzellenter Wärmeleitfähigkeit, hoher Isolationsfähigkeit und einem auf Silizium abgestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die plasmabeständigen und zuverlässigen Kernkomponenten von Juci sind speziell für Hochtemperatur-Präzisionsanwendungen wie Halbleiter-Heizplatten und elektrostatische Spannfutter entwickelt. Juci ist Ihr zuverlässiger Partner für innovative Materiallösungen.

Kontakt:
XiamenJuci TechnologyCo., Ltd.

Telefon: +86 592 7080230
E-Mail:miki_huang@chinajuci.com
Webseite:www.jucialnglobal.com