يعد السيراميك الدقيق، وخاصة السيراميك الإنشائي المتقدم، من المواد التي لا غنى عنها في تصنيع أشباه الموصلات المتطورة، حيث تتغلغل في سلسلة الصناعة بأكملها بدءًا من تصنيع الرقائق والاختبار والتعبئة. السيراميك الدقيق مثل الألومينا ونيتريد السيليكون ونيتريد الألومنيوم وكربيد السيليكون، والذي يلبي تمامًا المتطلبات الصارمة لعمليات أشباه الموصلات للنقاء العالي والمقاومة العالية للحرارة ومقاومة التآكل العالية والمقاومة القوية للتآكل والعزل الكهربائي الفائق. في معدات أشباه الموصلات، يمثل السيراميك الدقيق حوالي 16% من القيمة الإجمالية، ويتم تطبيقه على نطاق واسع في تصنيع مكونات المعدات، بما في ذلك آلات تلميع الرقاقات، ومعدات المعالجة الحرارية، وآلات الطباعة الحجرية، ومعدات الترسيب، ومعدات الحفر، وآلات زرع الأيونات.

عملية التقديم	مكونات السيراميك
CMP	طاولة التلميع، لوحة التلميع، ذراع المناولة
الطباعة الضوئية	ظرف فراغ، ظرف الويفر، طاولة العمل، ذراع المناولة
المعالجة بدرجة حرارة عالية (RTP / Epitaxy / الأكسدة / الانتشار)	عازل، قاعدة حساس، قارب رقاقة، أنبوب الفرن، مجداف ناتئ
الترسيب	غطاء الغرفة، بطانة الغرفة، حلقة الترسيب، ظرف إلكتروستاتيكي، سخان، عازل طلاء كهربائي، مرشح كسر الفراغ
حفر	قمة القبة، جسم الغرفة، حلقة التركيز، الفوهة، ظرف إلكتروستاتيكي، ذراع التعامل
زرع الأيونات	تحمل، تشاك فراغ، تشاك كهرباء

---

I. تصنيع الرقائق: المكونات الأساسية

1. معالجة الرقاقات

أ. خراطيش كهرباء

عادة ما تكون الطبطبات الكهروستاتيكية مصنوعة من مواد عالية النقاءالألوميناونيتريد الألومنيومالسيراميك. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في امتصاص وتثبيت رقائق أشباه الموصلات أثناء عمليات مثل الحفر وترسيب البخار الكيميائي وترسيب البخار الفيزيائي. في هذه العمليات، يجب أن تتمتع خراطيش الكهرباء الساكنة باستواء عام ممتاز، وعزل كهربائي، ومقاومة لتآكل البلازما، وتحكم دقيق في درجة الحرارة من خلال نظام التدفئة والتبريد الداخلي.

ب. مكونات عملية النقش

عادةً ما تتعرض المكونات مثل البطانات الخزفية وحلقات التركيز وأقراص توزيع الغاز المستخدمة في حفر غرف التفاعل بشكل مباشر لدرجات حرارة عالية وظروف حفر شديدة التآكل. تستخدم الصناعة عادةً أكسيد الإيتريوم، ونيتريد الألومنيوم، وأكسيد الألومنيوم لتصنيع هذه المكونات، مما يضمن أن لديها مقاومة قوية للغاية للتآكل لمنعها من تلويث الرقاقة. يُظهر أكسيد الإيتريوم مقاومة ممتازة للتآكل في بلازما الهالوجين (مثل Cl₂ وCF₄)، مما يجعله الخيار المفضل لآلات الحفر المتطورة. يتميز سيراميك نيتريد الألومنيوم عالي النقاء بموصلية حرارية ممتازة، ومقاومة للحرارة، وعزل، مع معامل تمدد حراري قريب من معامل السيليكون، ويظهر مقاومة ممتازة للبلازما، مما يؤدي إلى توزيع موحد للحرارة، مما يجعله خيارًا مثاليًا لنقش المكونات.

ج- التلميع الميكانيكي الكيميائي

عادة ما يتم تصنيع رؤوس تلميع السيراميك المستخدمة في معدات التلميع الميكانيكية الكيميائية من نيتريد الألومنيوم، لأن نيتريد الألومنيوم لديه صلابة فائقة، ومقاومة التآكل والاستقرار الكيميائي. تتيح خصائص المواد هذه لرؤوس تلميع السيراميك العمل بثبات في بيئات التلميع الميكانيكية الكيميائية طويلة المدى للحفاظ على ضغط التسطيح الثابت على سطح الرقاقة.

د- زرع الأيونات

تتطلب المكونات المستخدمة كعوازل وتركيبات وحواجز في خطوط شعاع عمليات زرع الأيونات عزلًا عاليًا لمنع تراكم الشحنات وتحمل القصف بواسطة حزم الأيونات عالية الطاقة. الألومينا ونيتريد السيليكونتمتلك خصائص مادية موثوقة، مما يجعلها مثالية لتصنيع المكونات في هذه المكونات.

2. ترسيب الأغشية الرقيقة

يمكن إنتاج السيراميك الدقيق، مثل نيتريد الألومنيوم والألومينا، كألواح تسخين ومستقبلات وبطانات للغرفة في معدات ترسيب البخار الكيميائي. تسمح خصائص المواد الفائقة لها بالحفاظ على أداء مستقر ومنع إطلاق الشوائب غير المرغوب فيها في ظل بيئات التشغيل الصعبة التي تتضمن درجات حرارة عمل عالية (تصل إلى عدة مئات من الدرجات المئوية) والغازات التفاعلية المسببة للتآكل.

3. المعالجة الحرارية (الانتشار والأكسدة)

عالية النقاءزجاج الكوارتز(على الرغم من أنه ليس سيراميكًا نموذجيًا، إلا أنه يقع ضمن فئة سيراميك السيليكات).كربيد السيليكونيُستخدم السيراميك بشكل شائع في صناعة أنابيب أفران الانتشار وقوارب الويفر. يمتلك كربيد السيليكون موصلية حرارية عالية، وقوة ميكانيكية في درجات الحرارة العالية، وصلابة عالية، ومعامل تمدد حراري منخفض، وتوحيد حراري جيد، ومقاومة للتآكل، ومقاومة التآكل. إلى جانب استخدامه في إنتاج أنابيب الفرن وقوارب الويفر، يمكن أيضًا تطبيقه في إنتاج ومعالجة منصات XY، والقواعد،حلقة التركيزصفائح التلميع،خراطيش الويفر، خراطيش فراغ،نقل الأسلحة، والمجاذيف ناتئ.

---

ثانيا. اختبار الرقائق والتغليف

1. بطاقات مسبار الاختبار

يتم استخدام السيراميك الدقيق مثل الألومينا ونيتريد الألومنيوم بشكل شائع كركائز لبطاقات التحقيق. توفر هذه الركائز الخزفية عزلًا ممتازًا واستواءً واستقرارًا للأبعاد لضمان إمكانية محاذاة الآلاف من المجسات الدقيقة بدقة مع الوسائد الصغيرة الموجودة على الشريحة لاختبار الأداء الكهربائي.

2. التعبئة الركيزة والإسكان

يشيع استخدام نيتريد الألومنيوم وأكسيد البريليوم في تصنيع ركائز التغليف والعلب. إنها توفر تماسكًا استثنائيًا وموصلية حرارية عالية ومعامل تمدد حراري يتوافق مع السيليكون لحماية الشريحة بشكل فعال وتبديد الحرارة أثناء العبوات الخزفية، مثل CERDIP وCQFP. في وحدات الطاقة، يمكن لركيزة نيتريد الألومنيوم كطبقة عازلة توصيل الحرارة الناتجة عن الرقاقة بكفاءة إلى المشتت الحراري المعدني مع ضمان العزل الكهربائي بين الدوائر.

---

السيراميك الدقيق هو "الأبطال المجهولون" في صناعة أشباه الموصلات. على الرغم من أنها لا تشكل بشكل مباشر دوائر الرقائق، إلا أنها تمثل حجر الزاوية والحارس الذي يعتمد عليه تصنيع الرقائق المتطورة. يدعم السيراميك الدقيق، بخصائصه المادية الموثوقة والمتسقة، صناعة أشباه الموصلات لبناء أجهزة أصغر وأسرع وأكثر قوة.