在半導體制造過程中，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）和激光退火等關鍵工藝中，晶圓需在真空、等離子體及腐蝕性氣氛下被精準加熱至數(shù)百攝氏度，并保持極高的溫度均勻性。這一切，離不開一個關鍵部件——陶瓷加熱器（Ceramic Heater），下面由深圳金瑞欣小編來為大家簡介一下：

一、什么是陶瓷加熱器？

陶瓷加熱器是一種用于半導體工藝腔室內的精密加熱裝置，直接與晶圓接觸，提供穩(wěn)定、均勻的熱場。它不僅承擔著加熱功能，還需具備良好的熱導性、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，氮化鋁因其高熱導率（>170 W/m·K）、電絕緣性強、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)定性和化學惰性，尤其適用于對顆粒污染和溫度漂移極為敏感的先進制程。

二、陶瓷加熱器的結構與制造工藝

陶瓷加熱器通常由陶瓷基體和圓筒形支撐體組成，內部或表面集成了電阻發(fā)熱體、RF電極、靜電卡盤電極等多種功能層。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助劑（如Y?O?）混合，經球磨、噴霧干燥后模壓成型為生坯。

燒結與圖案化：通過絲網印刷在陶瓷表面或內部形成鎢、鉬或鉭等金屬發(fā)熱電路，再經高溫燒結固化。

多層共燒與接合：將多個陶瓷層通過高溫共燒工藝一體化，形成埋設電極的致密結構，背面接合AlN支撐體。

電極引出與封裝：通過機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。

整個過程對材料純度、燒結收縮控制、圖案精度等要求極高，是典型的高技術門檻制造環(huán)節(jié)。

三、全球市場格局與國產化挑戰(zhàn)

據(jù)Business Research Insights數(shù)據(jù)，全球氧化鋁陶瓷加熱器市場預計在2025年達到1.4億美元，并在2034年增長至2.32億美元，年復合增長率為5.4%。其中，氮化鋁陶瓷加熱器作為高端產品，市場份額持續(xù)擴大。

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

材料性能差距：如AlN基體的熱導率、體積電阻率、熱震穩(wěn)定性等關鍵指標尚未完全達標；

精密加工能力不足：發(fā)熱體圖案化精度、層間對準、共燒收縮控制等方面仍依賴進口設備；

可靠性與驗證體系缺失：缺乏針對高溫高真空環(huán)境下的長期可靠性測試標準與數(shù)據(jù)積累。

四、國產企業(yè)的崛起與未來機遇

盡管技術壁壘高筑，但隨著國內半導體產業(yè)鏈的加速完善，陶瓷加熱器國產化已初見成效：

中瓷電子已實現(xiàn)高導熱AlN陶瓷基板的穩(wěn)定量產，熱導率≥180 W/m·K，體積電阻率≥101? Ω·cm，產品進入部分國內晶圓廠驗證階段；

珂瑪科技開發(fā)出適用于激光退火設備的Si?N?陶瓷加熱器，具備優(yōu)異的高溫機械強度與熱響應性能；

松山湖材料實驗室等科研機構正探索TaN/AlN復合結構，用于更高溫（>1000℃）SiC外延工藝，填補國內空白。

此外，隨著第三代半導體、功率器件、先進封裝等新興應用的興起，對高溫、高頻、高可靠性陶瓷加熱器的需求將持續(xù)增長，為國產企業(yè)提供了彎道超車的機會。

五、結語：協(xié)同創(chuàng)新，破局“卡脖子”

陶瓷加熱器雖小，卻是半導體制造中不可或缺的“溫控心臟”。其國產化不僅是技術突破的問題，更是整個產業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展的結果。未來，需加強上下游聯(lián)動，推動材料、裝備、工藝、測試標準等全鏈條自主可控，真正實現(xiàn)從“跟跑”到“并跑”乃至“領跑”的跨越，更多陶瓷基板相關資訊可以搜索“金瑞欣”進行查看，我們會定期更新資訊，若您有相關需求，歡迎與我們聯(lián)系，我們將竭誠為您服務。