在半导体产业中，半导体制造设备是我国卡脖子的问题，也是重点鼓励发展的产业。近几年，随着国家政策的调整，半导体行业迅速发展，产业规模急速增大，半导体制造设备持续向精密化、复杂化演变，高精密陶瓷关键部件的技术要求也越来越高。
活跃于半导体制造装置中的主要精密陶瓷零部件
精密陶瓷在半导体中的应用
半导体设备需要大量的精密陶瓷部件。由于陶瓷具有高硬度、高弹性模量、高耐磨、高绝缘、耐腐蚀、低膨胀等优点，可用作硅片抛光机、外延/氧化/扩散等热处理设备、光刻机、沉积设备，半导体刻蚀设备，离子注入机等设备的零部件。半导体陶瓷有氧化铝、氮化硅、氮化铝、碳化硅等，在半导体设备中，精密陶瓷的价值约占16%左右。
01、氧化铝陶瓷(Al2O3)
氧化铝在半导体装备中使用最为广泛的精密陶瓷材料。具有材料结构稳定，机械强度高，硬度高，熔点高，抗腐蚀，化学稳定性优良，电阻率大，电绝缘性能好等优点，在半导体设备中应用广泛。
在半导体刻蚀设备中，刻蚀机腔室材料作为晶圆污染的主要来源，等离子刻蚀对其影响程度决定了晶圆的良率、质量、刻蚀工艺的稳定性等等。因此，刻蚀机腔室材料的选用尤为重要。当前，主要采用高纯Al2O3涂层或Al2O3陶瓷作为刻蚀腔体和腔体内部件的防护材料。除了腔体以外，等离子体设备的气体喷嘴，气体分配盘和固定晶圆的固定环等也需用到氧化铝陶瓷。
在晶圆硅晶片的搬运中，会应用到氧化铝陶瓷制成的陶瓷机械手臂。氧化铝陶瓷和碳化硅陶瓷都具备致密质、高硬度、高耐磨性的物理性质，以及良好的耐热性能、优良的机械强度，高温环境仍具有良好的绝缘性、良好的抗腐蚀性等物理性能，是用于制作半导体设备机械手臂的绝佳材料。从材料性质来看，碳化硅陶瓷用于制作陶瓷机械手臂较为合适，但是从材料价格、加工难度等经济方面来说，氧化铝陶瓷机械手臂的性价比更高。
此外，在晶圆抛光工艺中，氧化铝陶瓷可被广泛应用于抛光板、抛光磨垫校正平台、真空吸盘等。
02、碳化硅陶瓷(SiC)
碳化硅具有高导热性、高温机械强度、高刚度、低热膨胀系数、良好的热均匀性、耐腐蚀性、耐磨耗性等特性。碳化硅在高达1400℃的极端温度下，其仍能保持良好的强度。采用碳化硅陶瓷的研磨盘由于硬度高而磨损小，且热膨胀系数与硅晶片基本相同，因而可以高速研磨抛光。
在硅晶片生产时，需要经过高温热处理，常使用碳化硅夹具运输，其耐热、无损，可在表面涂敷类金刚石（DLC）等涂层，可增强性能，缓解晶片损坏，同时防止污染扩散。此外，碳化硅陶瓷还可应用在XY平台、基座、聚焦环、抛光板、晶圆夹盘、真空吸盘、搬运臂、炉管、晶舟、悬臂桨等。
03、氮化铝陶瓷(AIN)
高纯氮化铝陶瓷具有卓越的热传导性，耐热性、绝缘性，热膨胀系数接近硅，且具有优异的等离子体抗性，产品热量分布均匀。可应用于晶片加热的加热器、静电夹盘等。
04、氮化硅陶瓷(Si3N4)
氮化硅(Si3N4）是断裂韧性高、耐热冲击性强、高耐磨耗性、高机械强度、耐腐蚀的材料。可应用于半导体设备的平台、轴承等部件。
发展现状及前景
随着国内半导体行业蓬勃发展，晶圆代工厂纷纷在中国建厂，带动了半导体材料和设备配套的完善，国外供应链资源配置向国内倾斜，同时也涌现了不少优秀的本土半导体设备厂商，如凯世通、中科信装备、中微半导体、北方华创、华海清科等等。
由于半导体设备陶瓷部件的生产涉及原始设备制造商认证，因此属于独占性高门槛行业。相关企业有京瓷、NGK、coorstek、杭州大和热磁电子、卡贝尼、苏州珂玛等。在国产化发展的趋势下，半导体设备精密陶瓷部件的需求将增大，国内精密陶瓷企业将迎来发展机遇。
继2020年同比增长17%以及2021年同比增长39%之后，晶圆厂设备支出预计在2022将继续保持增长。SEMI(国际半导体产业协会)在最新一期《世界晶圆厂预测报告》指出，2022年全球前端晶圆厂设备(不含封装测试的前道工艺设备，一般为晶圆制造设备)支出预计将超过980亿美元，达到历史新高，连续第三年实现增长。
目前我国有几百家半导体的设计、生产厂家，但半导体设备和关键精密部件大都依赖进口，大大制约了国内半导体行业的发展。高精密陶瓷部件的价值约占半导体设备的10％以上，全球市场约为100亿美元，几乎完全被美国、日本、韩国等国外企业垄断。而我国半导体行业要实现高质量发展，就必须拥有自己的关键核心技术和产业资源配套，开展半导体设备用精密陶瓷产品的开发，经济价值、战略价值非常重大。
小 结
显然，在半导体设备制造中，先进陶瓷作为关键部件材料，扮演了重要角色。我国半导体行业要想是实现高质量的发展，就要先从精密陶瓷零部件方面，着手解决半导体制造设备的卡脖子问题，从根本上来推动我国半导体行业的发展。
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