中国粉体网讯 氧化铝陶瓷部件具有高硬度、高机械强度、超耐磨性、耐高温、电阻率大、电绝缘性能好等优异性能，能满足真空、高温等特殊环境下的半导体制造复杂性能要求，在半导体制造生产线上有着不可替代的重要作用，其应用几乎覆盖所有半导体制造设备，是半导体生产设备的关键部件。随着半导体产业的不断发展，氧化铝陶瓷部件在产业链的重要性将更加凸显。
用于半导体制程中的先进陶瓷部件
氧化铝陶瓷部件在半导体领域中的应用
氧化铝陶瓷是一种以α型三氧化二铝（α-Al2O3）为主晶相的陶瓷材料，根据氧化铝含量不同可以分为高纯型与普通型两种。
氧化铝陶瓷分类及应用
氧化铝陶瓷性能随着氧化铝含量增加而提高，但氧化铝含量越高，制备越困难。氧化铝陶瓷应用在半导体领域时对纯度要求很高，一般大于99.5%。
在半导体领域，氧化铝陶瓷零部件是半导体设备关键零部件之一，其大部分被用于离晶圆更近的腔室内，在半导体设备中按用途分类，主要分为圆环圆筒类、气流导向类、承重固定类、手抓垫片类、模块类等。
圆环圆筒类
在刻蚀环节，为减少等离子刻蚀过程中对晶圆的污染，选用耐腐蚀性强的高纯氧化铝涂层或氧化铝陶瓷作为刻蚀腔体和腔体内衬的防护材料。
圆环圆筒类氧化铝陶瓷部件在半导体设备中主要应用
气体导向类
等离子清洗工序中，会使用含有反应性较高的氟系、氯系等卤族元素的腐蚀性气体。气体喷嘴通常由氧化铝陶瓷制备，要求具有高等离子电阻、介电强度以及对工艺气体和副产品的强耐腐蚀性高等性能，同时内部具有精密孔结构用以精确控制气体流量。
气体导向类氧化铝陶瓷部件在半导体设备中主要应用
承重固定类
在半导体制造过程中，晶圆可能会经历高温处理，如蚀刻、离子注入等。氧化铝晶圆载台作为晶圆传输的载体，能够确保晶圆在传输过程中的稳定性和安全性。氧化铝晶圆载台具有良好的热传导性，能够有效地将晶圆产生的热量分散并导出，从而保护晶圆免受热损伤。
承重固定类氧化铝陶瓷部件在半导体设备中主要应用
手抓垫片类
在晶圆片的搬运中，会应用到氧化铝陶瓷制成的陶瓷机械手臂，将其安装在晶圆搬运机器人上，相当于机器人的手，负责搬运晶圆片到指定位置，其表面直接与晶圆接触。因为晶圆片极其容易受到其他颗粒的污染，所以一般在真空环境下进行。在此环境下，大部分材料的机械手臂一般难以完成工作，制作机械手臂的材料需要耐高温、耐磨、并且硬度也需要很高。由于工作条件的要求一般都采用纯度极高的氧化铝陶瓷材料制作，同时需要保证陶瓷件的精度和表面粗糙度，通常有夹持式、承载式、真空吸附式、伯努利西式。
手抓垫片类氧化铝陶瓷部件在半导体设备中主要应用
模块类
在沉积环节，如物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等先进工艺中，静电卡盘、陶瓷加热器、腔体及其他加工件也都采用氧化铝陶瓷部件。在抛光环节，化学机械抛光（CMP）技术融合机械摩擦与化学腐蚀工艺，对设备提出了长期摩擦和腐蚀损耗低的要求，设备的抛光台、抛光板、搬运臂、真空吸盘等关键部件均采用了耐磨性极佳的氧化铝陶瓷材料，确保抛光过程的高效和耐用。
模块类氧化铝陶瓷部件在半导体设备中主要应用
全球半导体氧化铝陶瓷部件发展情况
精密陶瓷部件主要是指采用氧化铝、氮化铝、碳化硅等先进陶瓷材料经精密加工后制备的半导体设备用核心部件，其中，氧化铝陶瓷部件应用最为广泛，使用规模最大，占精密陶瓷部件市场规模约45%。
据估算，精密陶瓷部件在半导体设备中占比约16%。据美国SEMI协会统计，2023年全球半导体设备市场规模出现2%收缩，达1000亿美元，进一步推算，2023年全球氧化铝陶瓷部件市场规模估计72亿美元，氧化铝陶瓷部件市场广阔。未来随着人工智能、数据中心等应用逐步完善，对半导体芯片需求将不断增加，带动半导体设备市场规模持续上升，进一步拉动氧化铝陶瓷部件市场不断扩大。
半导体领域氧化铝陶瓷部件发展趋势
氧化铝陶瓷部件属于技术密集型行业，在半导体应用等高端产品领域，企业不仅需要有较长时间的技术积累，还需要具备生产制造经验丰富、对设备操作熟练的专业人才队伍。
技术创新是推动氧化铝在半导体设备中广泛应用的核心动力。随着芯片特征尺寸减小，半导体设备对零部件要求更加严格，其致密性、均匀性、抗腐蚀性等要求更高。近年来，国内外学者开发了多种改善氧化铝陶瓷材料烧结状况的新工艺，使其在较低烧结温度下实现材料的快速致密化，如自蔓延高温烧结、闪烧、冷烧结以及振荡压力烧结等。其中，冷烧结是通过向粉体中添加一种瞬时溶剂并施加较大压力（350~500MPa）来增强颗粒间的重排和扩散，使陶瓷粉体在较低温度（120~300℃）及较短时间下实现烧结致密化。
持续研发才能跟上市场迭代更新的“步伐”。目前，全球集成电路制造工艺已发展至3纳米级更先进制程，半导体设备和半导体设备精密零部件必须不断研发升级、工艺改进，以满足下游制造需求。一旦半导体设备更新换代，新设备对零部件具体需求将同步变化。随着半导体技术的发展，对氧化铝陶瓷部件的性能要求越来越高，包括更高的耐磨性、耐高温性和更好的电绝缘性。行业趋势倾向于研发更高纯度、更精细结构的氧化铝粉体材料，以及采用先进的制备技术。
来源：
李建慧等：氧化铝陶瓷部件在半导体领域应用及市场概览
马征：氧化铝陶瓷精密部件制备技术的研究
中国粉体网
（中国粉体网编辑整理/空青）
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除
