碳化硼在半導體產業的應用
碳化硼(B₄C)具有耐高溫、優異的化學惰性、抗等離子體侵蝕、低釋氣、高硬度和抗輻射等特性,適用於晶圓製造的高溫、真空和腐蝕性工作環境,是矽晶片和第三代半導體的關鍵陶瓷材料。
1. 真空製程用晶圓承載組件
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用於高溫退火、氧化和擴散爐的碳化硼晶圓托盤、載體和基座。低熱膨脹係數可避免高溫下變形,確保晶圓均勻受熱。超低鹼金屬雜質含量可防止晶片電路污染。相容於矽晶圓、SiC 和 GaN 基板。
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定位擋板和導引部件可保護晶圓邊緣在運輸過程中免受刮擦。
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用於低壓化學氣相沉積(LPCVD)和擴散爐的爐內夾具、支架和襯裡。耐腐蝕性製程氣體,包括氯化氫、氯氣和矽烷,可穩定摻雜精度。
2. 蝕刻和PVD/CVD塗層設備零件
- 用於乾式等離子蝕刻的聚焦環、邊緣環和腔室襯墊。耐鹵素等離子轟擊和腐蝕,保持穩定的蝕刻均勻性,延長使用壽命。
- 碳化硼濺鍍靶材:在電路、MEMS元件和硬碟磁頭上塗覆保護膜,以提高耐磨性和抗腐蝕性。
3. 精密研磨拋光磨料
高純度碳化硼微粉(800#~5000#)用於碳化矽、藍寶石、氮化鋁和氮化鎵基板的鏡面拋光。它具有高研磨效率,且不會產生重金屬污染,從而提高外延良率。

碳化硼結合磨料用於修整鑽石砂輪和研磨包裝夾具。
4. 離子注入和抗輻射組件
離子注入機的束流擋板、孔徑和屏蔽板能夠承受高能量離子轟擊,防止二次晶圓污染。
採用碳化硼夾具進行抗輻射晶片測試。
5. 半導體封裝配件
耐磨模具嵌件、切割夾具和黏合夾具可在高速封裝過程中保持尺寸穩定性,減少晶圓崩裂和偏移。
6. 高溫感測器和熱電偶套管
碳化硼熱電偶套管可承受2000℃以上的高溫,並能抵抗腐蝕性製程氣體,適用於爐溫測量。它也可用作高溫壓力/溫度感測器的基板。
7. 中子輻射屏蔽
碳化硼薄片和塊體為半導體輻射實驗室和晶圓輻照車間提供中子屏蔽,保護晶圓和精密設備免受中子損傷,且不產生放射性副產品。
主要優勢
- 耐氫氟酸、鹵素等離子體及大多數製程化學品;
- 低雜質含量可避免因離子污染導致晶片電氣故障;
- 低熱膨脹係數保證了在極端溫度下加工尺寸的穩定性;
- 高硬度可減少晶圓上的磨粒脫落和顆粒缺陷。
普通等級
用於燒結的高純度碳化硼粉末;用於拋光的窄分佈微粉 1500#~5000#;用於輻射屏蔽的富硼-10粉末。