中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日,，兩項(xiàng)氮化鋁粉體項(xiàng)目獲獎(jiǎng),！
中鋁山東
“高純氮化鋁粉體制備技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)”項(xiàng)目
近日,，在國(guó)務(wù)院國(guó)資委主辦的第四屆中央企業(yè)熠星創(chuàng)新創(chuàng)意大賽總決賽中,，中鋁山東技術(shù)應(yīng)用中心高純氮化物團(tuán)隊(duì)“高純氮化鋁粉體制備技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)”項(xiàng)目榮獲二等獎(jiǎng),。
據(jù)中鋁集團(tuán)介紹,，本次獲獎(jiǎng)的高純氮化物項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，圍繞解決國(guó)家高端導(dǎo)熱材料“卡脖子”問題,，致力于高純氮化鋁制備技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開發(fā)高活性前驅(qū)體制備技術(shù)、連續(xù)均勻氮化-連續(xù)高效脫碳工藝控制技術(shù)和關(guān)鍵裝備,，建成國(guó)內(nèi)首套高純氮化鋁自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)線,，實(shí)現(xiàn)全流程物料自動(dòng)輸送、精準(zhǔn)計(jì)量，保障高純氮化鋁連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn),。高純氮化鋁粉體在下游企業(yè)批量應(yīng)用,，為5G通訊,、航空航天,、高端芯片制造用高性能氮化鋁材料需求提供了支撐，推動(dòng)了氮化鋁領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步與高質(zhì)量發(fā)展,。
秦明禮教授
“高品質(zhì)氮化鋁粉體產(chǎn)業(yè)化與應(yīng)用”項(xiàng)目
近日,，中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)與中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)公布了2024年度有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單。秦明禮教授主持完成的“高品質(zhì)氮化鋁粉體產(chǎn)業(yè)化與應(yīng)用”項(xiàng)目獲有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)（發(fā)明）,。該項(xiàng)目針對(duì)高品質(zhì)氮化鋁粉體及其高導(dǎo)熱制品制備技術(shù)長(zhǎng)期被西方國(guó)家壟斷的現(xiàn)狀,，開展了氮化鋁粉體制備、組織性能調(diào)控與產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)創(chuàng)新研究,，攻克了氮化鋁粉體工業(yè)化生產(chǎn)過程中多指標(biāo)協(xié)同調(diào)控和制品近終形制造的難題,，解決了我國(guó)高品質(zhì)氮化鋁粉體及高導(dǎo)熱制品的卡脖子問題，實(shí)現(xiàn)了自主化,。
項(xiàng)目授權(quán)發(fā)明專利46項(xiàng),，實(shí)用新型專利30項(xiàng)，發(fā)表論文62篇,。建成國(guó)內(nèi)最大（600噸/年）的高品質(zhì)氮化鋁粉體生產(chǎn)線,，結(jié)束了中國(guó)高品質(zhì)氮化鋁粉體與高導(dǎo)熱氮化鋁制品長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的歷史。產(chǎn)品成功應(yīng)用于新能源裝備IGBT功率模塊,、半導(dǎo)體裝備靜電卡盤和加熱器,、高精度導(dǎo)航陀螺儀、電動(dòng)賽車高性能電機(jī)等,，支撐了新能源汽車,、高鐵動(dòng)車、5G通信,、國(guó)防等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
氮化鋁具有多種突出的優(yōu)異物理性能,，如高的擊穿場(chǎng)強(qiáng),、熱導(dǎo)率、電阻率等,，在半導(dǎo)體領(lǐng)域中一直備受關(guān)注,，其在半導(dǎo)體行業(yè)中扮演著越來越重要的角色。
01.靜電吸盤“優(yōu)選”材料
靜電卡盤又稱為靜電吸盤（ESC）,，是半導(dǎo)體設(shè)備中價(jià)值比較高的部件之一,，是一種半導(dǎo)體工藝中的硅片夾持工具，利用靜電吸附原理來固定硅片。
靜電卡盤結(jié)構(gòu)剖視圖
目前,，靜電吸盤廣泛應(yīng)用于集成電路制造工藝中,，特別是刻蝕、PVD,、CVD等核心工藝中,。靜電吸盤按照主體材質(zhì)劃分，可分為氧化鋁陶瓷和氮化鋁陶瓷兩大類,。陶瓷材料具有良好的導(dǎo)熱性,，耐磨性及高硬度，且對(duì)比金屬材料在電絕緣性方面有著先天的優(yōu)勢(shì),。氧化鋁材料熱導(dǎo)率及相關(guān)機(jī)械性能均不及氮化鋁陶瓷,，在半導(dǎo)體加工中，對(duì)硅片的溫度控制相當(dāng)重要,，如果無法保證硅片表面的均溫,，則在對(duì)硅片的加工過程中將無法確保加工的均勻性，加工精度將受到極大的影響,，因此行業(yè)內(nèi)更偏向于以氮化鋁陶瓷作為靜電吸盤的最優(yōu)制造材料,。
02.備受陶瓷加熱器青睞的材料
與靜電吸盤不同，陶瓷加熱器是半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備中的關(guān)鍵組件,，它直接應(yīng)用于工藝腔體中,，與晶圓直接接觸，不僅承載晶圓,，還確保晶圓獲得穩(wěn)定,、均勻的工藝溫度。這一特性對(duì)于在晶圓表面進(jìn)行高精度反應(yīng)并生成均勻薄膜至關(guān)重要,。
通常,，陶瓷加熱器包括上面具有晶圓載放面的陶瓷基體和在背面對(duì)其提供支承的圓筒形的支持體，在陶瓷基體的內(nèi)部或表面,，除了設(shè)置有用于加熱的電阻發(fā)熱體電路,，還設(shè)置有RF電極及靜電卡盤用電極等導(dǎo)電體。
陶瓷加熱器,，來源：NGK
薄膜沉積設(shè)備由于涉及到高溫環(huán)境,，通常采用以氮化鋁（AlN）為主的陶瓷材料。氮化鋁（AlN）陶瓷加熱器在半導(dǎo)體制造中之所以受到青睞,，主要得益于其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),。氮化鋁不僅具有高導(dǎo)熱性，能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速升溫和降溫,，還具有良好的電絕緣性和機(jī)械強(qiáng)度,，確保了加熱器的穩(wěn)定性和可靠性。此外，氮化鋁的熱膨脹系數(shù)與硅相近,，這有助于減少熱應(yīng)力對(duì)晶圓的影響,，提高工藝良率。
通常而言,，陶瓷加熱器主要用于薄膜沉積設(shè)備,，由于涉及高溫制程，采用的陶瓷材料主要為氮化鋁,；靜電卡盤主要用于刻蝕設(shè)備,，采用的陶瓷材料主要為氧化鋁,。隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展,，陶瓷加熱器和靜電卡盤存在交叉，比如某公司生產(chǎn)的應(yīng)用于薄膜沉積設(shè)備的某款陶瓷加熱器帶有靜電卡盤,，具備高溫加熱和靜電吸附雙重功能,，而用于刻蝕設(shè)備的靜電卡盤也開始涉及高溫制程，陶瓷材料就要從氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)榈X,。
03.最“熱”的基板材料
AlN有很高的熱導(dǎo)率,，理論值達(dá)到320W/(m·K)，是Al2O3的7-10倍,，憑借如此高的“散熱基因”,，氮化鋁自然成為了高效散熱需求領(lǐng)域的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。
AlN粉體和AlN陶瓷基板
AlN陶瓷理論熱導(dǎo)率很高,，其商用產(chǎn)品熱導(dǎo)率也可達(dá)到為180W/(m·K)~260W/(m·K),，熱膨脹系數(shù)只有氧化鋁陶瓷的50%，此外還具有絕緣強(qiáng)度高,、介電常數(shù)低,、耐腐蝕性好等優(yōu)勢(shì)。除了成本較高外,，氮化鋁陶瓷綜合性能均優(yōu)于氧化鋁陶瓷,，是一種非常理想的電子封裝基片材料，尤其適用于導(dǎo)熱性能要求較高的領(lǐng)域,。
目前AlN基板在功率半導(dǎo)體器件,、混合集成功率電路、通信行業(yè)中的天線,、固體繼電器,、功率LED、多芯片封裝（MCM）等領(lǐng)域中的應(yīng)用需求量日趨增長(zhǎng),。其終端市場(chǎng)則面向汽車電子,、LED、軌道交通、通訊基站,、航空航天和軍事國(guó)防等,。
小結(jié)
氮化鋁（AlN）陶瓷屬于先進(jìn)半導(dǎo)體材料及芯片制造和封裝材料，是我國(guó)關(guān)鍵戰(zhàn)略材料中不可或缺的一部分,。高品級(jí)粉體是制備高性能 AlN陶瓷的基礎(chǔ),，是AlN行業(yè)的基石，掌握了高性能氮化鋁粉的生產(chǎn)技術(shù),，產(chǎn)業(yè)發(fā)展才能“快人一步”,。
來源：
微納研究所：【微納加工】陶瓷加熱器在薄膜沉積中的關(guān)鍵作用
華西證券股權(quán)專家：氮化鋁陶瓷材料在半導(dǎo)體領(lǐng)域的運(yùn)用現(xiàn)狀
國(guó)海證券：先進(jìn)陶瓷材料性能優(yōu)異，半導(dǎo)體應(yīng)用壁壘較高
中鋁集團(tuán),、中國(guó)粉體網(wǎng),、企業(yè)官網(wǎng)、IntelMining智能礦業(yè),、北京科技大學(xué)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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