半導(dǎo)體晶圓為何采用陶瓷基板靜電卡盤   

半導(dǎo)體發(fā)展越來越迅速，隨著半導(dǎo)體及集成電路制程設(shè)備和制程工藝的發(fā)展，傳統(tǒng)的以有機高分子材料和陽極氧化層為電介質(zhì)的靜電卡盤逐步被陶瓷靜電卡盤逐漸替代，陶瓷靜電卡盤擁有良好的導(dǎo)熱和耐鹵素等離子氣氛的性能，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體及集成電路核心制程制作中，在高真空等離子體或特氣環(huán)境中起到對晶圓的夾持和溫度控制等作用，是離子注入、刻蝕等關(guān)鍵制程核心零部件之一。

一、為何需要陶瓷靜電卡盤

晶片處理過程中，之所以需要把晶片牢牢地吸到吸盤表面，主要是增加晶片與吸盤之間的傳熱。此外，晶片背面與吸盤表面之間的氦氣是傳熱的重要媒介。

二、何為陶瓷靜電卡盤

陶瓷靜電卡盤專用陶瓷材料由混凝陶瓷燒結(jié)技術(shù)制備而成，這是一種獨特的陶瓷制備工藝，通過革新燒結(jié)技術(shù)和燒結(jié)設(shè)備，可在較低的燒結(jié)溫度下實現(xiàn)納米級陶瓷粉體快速致密化，制備出致密性高、晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、體電阻率分布均勻且符合靜電卡盤使用特性的專用陶瓷材料。

通常所說的陶靜電卡盤按照主體材料材質(zhì)劃分，可分為氧化鋁和氮化鋁（一般應(yīng)用于靜電吸盤加熱器）兩大類；按照陶瓷靜電卡盤力學(xué)模型來劃分，可分為庫倫（電介質(zhì)）和迥斯熱背（J-R）兩大類。

三、氧化鋁、氮化鋁占陶瓷靜電卡盤主體

其中電介質(zhì)類靜電卡盤的材料可以由純氧化鋁、氮化鋁、氧化硅等；迥斯熱背類靜電卡盤的材料可以由氧化鋁、氮化鋁、氧化硅等材料摻雜適量的金屬粉末混凝燒結(jié)而成。應(yīng)用較多的為氧化鋁、氮化鋁陶瓷靜電卡盤。

1、氧化鋁靜電卡盤

 氧化鋁靜電卡盤采用層壓技術(shù)實現(xiàn)極高的面內(nèi)溫度均一性，通過使用高純度的氧化鋁可以降低金屬污染，在鹵素氣體等離子體環(huán)境下發(fā)揮出出色的耐久性。有的氧化鋁靜電卡盤使用特有等離子納米噴涂工藝制造的靜電卡盤，可以形成致密的電介質(zhì)絕緣層，相對于共燒及層壓工藝生產(chǎn)的靜電吸盤，價格上擁有很大的優(yōu)勢，耐溫性能及使用壽命又比薄膜電介質(zhì)更高。

 2、氮化鋁靜電卡盤

       通過控制AIN的體積電阻率，可以獲得大范圍的溫度域和充分的吸附力。通過自由度高的加熱器設(shè)計可以實現(xiàn)良好的溫度均勻性。因使AIN和電極完成一體化熔結(jié)，不會出現(xiàn)因電極的劣化造成的歷時變化。也可以應(yīng)對采用接合技術(shù)的陶瓷中空結(jié)構(gòu)和陶瓷軸安裝。

氮化鋁[AlN]靜電卡盤/加熱器[Heater]是以最高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和先進的工藝設(shè)計制造，以承受半導(dǎo)體及微電子最苛刻的制程環(huán)境，旨在提供穩(wěn)定的吸附力和溫度控制。

一般來說，迥斯熱背類吸盤的吸力比庫侖類的大。在對晶片溫度控制要求很高的蝕刻機中，越來越多地采用迥斯熱背類吸盤，其電介質(zhì)通常是參雜的氮化鋁陶瓷材料。氮化鋁有很好的導(dǎo)熱性。

在吸盤中，除了直流電極外，還有射頻電極。射頻電極用來提供晶片處理過程中需要的射頻偏置功率。有些使用的時候，ESC與電極通過一個濾波器相連接。

當(dāng)前，陶瓷靜電卡盤市場被國外廠商占據(jù)，主要有Kyocera、NTK、SHINKO、TOTO、CreativeTechnology、FMIndustries等。近年來，受到半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)陶瓷靜電卡盤行業(yè)也逐步放量。更多陶瓷基板相關(guān)問題可以咨詢金瑞欣特種電路。