高性能陶瓷零部件在半导体设备中的应用研究

半导体陶瓷零部件是半导体制造设备中的关键组成部分，主要采用氧化铝陶瓷、氮化铝和碳化硅等高性能陶瓷材料，通过精密加工技术制成。这类零部件凭借其优异的机械强度、高精度、良好的电绝缘性、耐高温和抗腐蚀性能，能够在高真空、高温及强腐蚀等极端工艺环境下稳定工作，满足半导体制造对材料纯净度和工艺一致性的苛刻要求，下面由深圳金瑞欣小编来为大家讲解一下：

从应用位置来看，半导体设备可分为腔室内和腔室外两部分，而陶瓷零部件主要应用于直接参与工艺反应的腔室内部，甚至很多部件会与晶圆直接或近距离接触，直接影响制程效果。

在核心设备腔体内，陶瓷零部件种类繁多，根据其功能与形态可划分为以下五大类：

一、圆环圆筒类部件

该类部件多呈环状或筒状结构，主要功能包括约束等离子体、保护核心模组、引导气流以及维持热场稳定。代表性部件有：

摩尔环：常用于薄膜沉积设备，具有均匀布气、绝缘及耐腐蚀的作用；

聚焦环：用于刻蚀及沉积设备，可调控等离子体分布，提高晶圆加工均匀性；

内衬与保温筒：用于保护腔体、辅助气流分布并提升热场稳定性。

二、气流导向类部件

主要功能是精确控制工艺气体流动，确保反应气体在晶圆表面均匀分布，是实现高质量薄膜或均匀刻蚀的关键。主要包括：

喷嘴与气流分配盘：用于形成稳定、均匀的气流场；

扩散板与限制环：起到调节气流分布与流速的作用。

三、承重固定类部件

承担晶圆承载、设备结构支撑及传动功能，要求材料具备高刚度、低热变形和优良的耐磨性能。典型部件包括：

晶圆载台：作为静电卡盘或加热器的基底，直接承载晶圆；

陶瓷顶杆：用于晶圆的升降定位；

陶瓷轴承与导轨：在腐蚀性或高真空环境中实现高精度运动控制。

四、手爪与功能垫片类

主要用于晶圆搬运、热管理及电气绝缘，代表性零件有：

机械手爪：实现晶圆在设备内的真空中传输；

绝缘垫片：提供可靠电隔离，部分兼有隔热功能；

散热基板：用于核心模组的温度控制。

五、集成功能模块类

作为技术复杂度最高的一类陶瓷部件，通常具备多种工艺功能，是影响设备整体性能的核心模组，主要包括：

静电卡盘（ESC）：通过静电吸附固定晶圆，并集成温控系统；

陶瓷加热器：为化学气相沉积等设备提供均匀的高温场；

超高纯度碳化硅套件：适用于高温扩散工艺，具有优异的热稳定性和化学惰性。

这类陶瓷零部件虽不直接参与芯片电路的构建，却是半导体设备实现高精度、高稳定性和长寿命运行的关键保障。随着半导体工艺向更小节点发展，对这些陶瓷部件的材料性能、精度与可靠性提出了更高要求，也推动着先进陶瓷材料与精密制造技术的持续创新。

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