陶瓷和先進陶瓷顆粒材料是通過精密制備技術開發和生產的高性能無機非金屬材料,涵蓋結構陶瓷(如氧化鋁、氧化鋯、碳化硅)和功能陶瓷(如壓電陶瓷、微波介質陶瓷、導熱陶瓷)等。先進陶瓷材料對高端制造領域的影響越來越大,半導體和電子設備用陶瓷部件推動國產芯片產業鏈發展,多孔陶瓷促進工業制造提升效能和綠色轉型,增材、新能源、納米和生命科學等領域的陶瓷微粒、隔膜和載體材料的應用帶來了不斷升級的面向未來的新功能新特性產品。
? 集成電路解決方案
我們與全球主要電池材料廠商均保持長期合作,以最佳顆粒表征分析方案支持高效研究與生產。
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陶瓷粉末或漿料顆粒的級配、大顆粒雜質的有無、形貌和孔隙特性、表面電化學特性、流動分散特性共同決定了最終下游加工制品的質量呈現。歐美克系列產品高靈敏度且精準的顆粒粒度測試,能對樣品中含量極少的離群大小顆粒進行定量分析;表面電化學特性的Zeta電位測試,可以用于漿料的配方優化和工藝開發;這些物性測試的性能對于多種特性陶瓷產品開發至關重要。
半導體指常溫下,導電性可受控制 介于導體與絕緣體之間的材料。
最原始的時候是指一種材料,常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵;后來也指使用這些半導體材料制作的二極管、集成電路(IC,integrated circuit),以及集成電路封裝成的芯片。
半導體主要有四類:集成電路,光電器件(LED、LD(Laser Diode)),分立器件(各種晶體管),傳感器等。
目前我們關注的半導體,狹義上特指集成電路這個細分領域;
半導體生產各顆粒有關工藝工序:
1. 硅片晶圓生產:晶圓指硅半導體集成電路制作所用的硅片,是生產集成電路所用的載體。主要成分是高純度單晶硅;
原材料:高純石英砂(半導體用一般 4N~4N8),生產產品需要進行粒度控制,下游來料分析 高純石英砂提純法主要工藝流程為:原礦硅石經洗礦機洗去泥 沙 , 破 碎 機 粗 破 后 , 將 合 格 石 英 料 投 入 焙 燒 爐 中 , 在 850℃~980℃溫度下焙燒 6 個小時,焙燒后將石英料拖入清水中 進行水淬,再經人工揀選出去除雜質后送入破碎機進行破碎并過篩,再將通過篩網的石英砂送入磁選機,磁選后石 英砂投入到配有 HCl 和 HF 混合酸的酸缸中浸泡一周,再經浮選、脫水、烘焙、冷卻、包裝,制得高純 石英砂。半導體應用 D50 常見 200-300um,含幾百微米大顆粒,對粒度儀要求較高。
化學合成法技術路線包含氣相合成法、液相合成法、氟硅酸法等。合成石英具有純度更高(6N)、光學性能更優等特 性,正逐步成為 7 納米以下的半導體產品生產中的替代材料。
2. 拋光工藝【拋光液】是超細固體研磨材料和化學添加劑的混合物,為均勻分散的乳白色膠體, 起到研磨、腐蝕溶解等作用,主要原料包括研磨顆粒、PH 調節劑、氧化劑、分散劑和螯合劑等。 其中顆粒的粒徑和粒徑測試的要求隨拋光表面要求不同而嚴格程度和使用材料有所不同:拋光液中的研磨顆粒常見的有:碳化硅、二氧化硅、氮化硅、納米金剛石、氧化鋁、氧化鎢、氮 化鋁等等。
拋光液中的拋光顆粒常見的有:硝酸鈰、硝酸鋁、硝酸鎳等。
拋光液的分散穩定性和使用壽命影響大顆粒團聚體出現并劃傷基材是關系到工藝質量的核心要素,
因此進行表觀團聚顆粒和磨屑相關的粒徑分析和分散機理相關的 Zeta 電位表征尤其重要。拋光液生產和使用均會涉及到配方優化和環境的變化,均需要進行表征分析以改善。
3.薄膜沉積工藝:原材料為靶材——單元器件中的介質層、導體層與保護層需要鉭、鎢、銅、鋁、鈦等金屬,一般純度要求 6N,即 99.9999%;
上游加工工藝:粉末燒結、粉末熔煉等冶金工藝。涉及材料:金屬粉末、粘結劑和分散劑等。
靶材:高純度金屬板。無需粒度測試,需要成分檢測。
下游應用工藝:一般用物理激光濺射、蒸鍍工藝或化學離子沉積等,濺射顆粒尺寸可以用噴霧粒度儀;
4. 光刻工藝:光刻膠——主要成分包括樹脂、光敏劑、溶劑、表面活性劑。樹脂是一種高分子化合物,提供光刻膠的基本結構和粘附性能。光敏劑是光刻膠中的關鍵成分,它能夠吸收光能并引起化學反應,導致光刻膠局部的物理和化學特性發生改變,從而形成圖案。溶劑是光刻膠的稀釋劑,它用于控制光刻膠的黏度和涂覆性能(甲醇、二甲苯等)。光刻膠可以分為正膠和負膠,根據不同的聚合物和光敏劑組合。國內需求進口比例約 45%,國產占全球約 12%且逐年上升;光刻膠亦用于顯示裝置、PCB 等的生產工藝中。
5. 刻蝕與離子注入:集成電路制造的主要工藝之一,在光刻膠的幫助下有選擇性地移除不需要的材料,從而創建所需的微細圖案后,將離子束加速到一定定能量(一般在 keV 至 MeV 量級)范圍內, 然后注入固體材料表層內,以改變材料表層物理性質的工藝。在集成電路工藝中,固體材料通常是硅,而注入的雜質離子通常是硼離子、磷離子、砷離子、銦離子、鍺離子等。注入的離子可改 變固體材料表層電導率或形成 PN 結。當集成電路的特征尺寸縮小到亞微米時代后,離子注入工藝得到了廣泛的應用;
6. 劃片封裝
減薄工藝:減薄晶圓(最小可至 5um 厚以內,精度可達 10nm 級)主要有四種主要方法,(1)機械磨削 (2)化學機械研磨(3)濕法蝕刻(4)等離子體干法化學蝕刻。