在半導(dǎo)體制造過(guò)程中，溫度控制是影響晶圓良率與器件性能的核心因素之一。尤其在薄膜沉積（CVD、PECVD、ALD）和激光退火等關(guān)鍵工藝中，晶圓需在真空、等離子體及腐蝕性氣氛下被精準(zhǔn)加熱至數(shù)百攝氏度，并保持極高的溫度均勻性。這一切，離不開(kāi)一個(gè)關(guān)鍵部件——陶瓷加熱器（Ceramic Heater），下面由深圳金瑞欣小編來(lái)為大家簡(jiǎn)介一下：

一、什么是陶瓷加熱器？

陶瓷加熱器是一種用于半導(dǎo)體工藝腔室內(nèi)的精密加熱裝置，直接與晶圓接觸，提供穩(wěn)定、均勻的熱場(chǎng)。它不僅承擔(dān)著加熱功能，還需具備良好的熱導(dǎo)性、電絕緣性、抗熱震性以及等離子體腐蝕抗性。

目前常用的陶瓷基材包括氮化鋁（AlN）、氮化硅（Si?N?）和氧化鋁（Al?O?）。其中，氮化鋁因其高熱導(dǎo)率（>170 W/m·K）、電絕緣性強(qiáng)、熱膨脹系數(shù)接近硅（~4.5×10??/K），成為高端陶瓷加熱器的首選材料。

與傳統(tǒng)鋁金屬加熱器相比，陶瓷加熱器在高溫（>500℃）環(huán)境下表現(xiàn)出更優(yōu)的熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，尤其適用于對(duì)顆粒污染和溫度漂移極為敏感的先進(jìn)制程。

二、陶瓷加熱器的結(jié)構(gòu)與制造工藝

陶瓷加熱器通常由陶瓷基體和圓筒形支撐體組成，內(nèi)部或表面集成了電阻發(fā)熱體、RF電極、靜電卡盤(pán)電極等多種功能層。其核心制造工藝包括：

粉體制備與成型：將高純氮化鋁粉與燒結(jié)助劑（如Y?O?）混合，經(jīng)球磨、噴霧干燥后模壓成型為生坯。

燒結(jié)與圖案化：通過(guò)絲網(wǎng)印刷在陶瓷表面或內(nèi)部形成鎢、鉬或鉭等金屬發(fā)熱電路，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)固化。

多層共燒與接合：將多個(gè)陶瓷層通過(guò)高溫共燒工藝一體化，形成埋設(shè)電極的致密結(jié)構(gòu)，背面接合AlN支撐體。

電極引出與封裝：通過(guò)機(jī)械加工形成電極引出孔，連接外部供電系統(tǒng)，完成整體封裝。

整個(gè)過(guò)程對(duì)材料純度、燒結(jié)收縮控制、圖案精度等要求極高，是典型的高技術(shù)門(mén)檻制造環(huán)節(jié)。

三、全球市場(chǎng)格局與國(guó)產(chǎn)化挑戰(zhàn)

據(jù)Business Research Insights數(shù)據(jù)，全球氧化鋁陶瓷加熱器市場(chǎng)預(yù)計(jì)在2025年達(dá)到1.4億美元，并在2034年增長(zhǎng)至2.32億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為5.4%。其中，氮化鋁陶瓷加熱器作為高端產(chǎn)品，市場(chǎng)份額持續(xù)擴(kuò)大。

目前，全球陶瓷加熱器市場(chǎng)主要由日本企業(yè)主導(dǎo)，如日本礙子（NGK）、住友電工、CoorsTek等，掌握著核心材料和制造技術(shù)。國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域起步較晚，面臨以下幾大挑戰(zhàn)：

材料性能差距：如AlN基體的熱導(dǎo)率、體積電阻率、熱震穩(wěn)定性等關(guān)鍵指標(biāo)尚未完全達(dá)標(biāo)；

精密加工能力不足：發(fā)熱體圖案化精度、層間對(duì)準(zhǔn)、共燒收縮控制等方面仍依賴進(jìn)口設(shè)備；

可靠性與驗(yàn)證體系缺失：缺乏針對(duì)高溫高真空環(huán)境下的長(zhǎng)期可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)積累。

四、國(guó)產(chǎn)企業(yè)的崛起與未來(lái)機(jī)遇

盡管技術(shù)壁壘高筑，但隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的加速完善，陶瓷加熱器國(guó)產(chǎn)化已初見(jiàn)成效：

中瓷電子已實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱AlN陶瓷基板的穩(wěn)定量產(chǎn)，熱導(dǎo)率≥180 W/m·K，體積電阻率≥101? Ω·cm，產(chǎn)品進(jìn)入部分國(guó)內(nèi)晶圓廠驗(yàn)證階段；

珂瑪科技開(kāi)發(fā)出適用于激光退火設(shè)備的Si?N?陶瓷加熱器，具備優(yōu)異的高溫機(jī)械強(qiáng)度與熱響應(yīng)性能；

松山湖材料實(shí)驗(yàn)室等科研機(jī)構(gòu)正探索TaN/AlN復(fù)合結(jié)構(gòu)，用于更高溫（>1000℃）SiC外延工藝，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。

此外，隨著第三代半導(dǎo)體、功率器件、先進(jìn)封裝等新興應(yīng)用的興起，對(duì)高溫、高頻、高可靠性陶瓷加熱器的需求將持續(xù)增長(zhǎng)，為國(guó)產(chǎn)企業(yè)提供了彎道超車(chē)的機(jī)會(huì)。

五、結(jié)語(yǔ)：協(xié)同創(chuàng)新，破局“卡脖子”

陶瓷加熱器雖小，卻是半導(dǎo)體制造中不可或缺的“溫控心臟”。其國(guó)產(chǎn)化不僅是技術(shù)突破的問(wèn)題，更是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展的結(jié)果。未來(lái)，需加強(qiáng)上下游聯(lián)動(dòng)，推動(dòng)材料、裝備、工藝、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)等全鏈條自主可控，真正實(shí)現(xiàn)從“跟跑”到“并跑”乃至“領(lǐng)跑”的跨越，更多陶瓷基板相關(guān)資訊可以搜索“金瑞欣”進(jìn)行查看，我們會(huì)定期更新資訊，若您有相關(guān)需求，歡迎與我們聯(lián)系，我們將竭誠(chéng)為您服務(wù)。