用于半导体加热器部件的AlN陶瓷材料及其制造方法与流程

本发明涉及一种用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料及其制造方法。

背景技术：

1、进来随着半导体部件及半导体制程技术的进步，制程温度不断升高，所使用的化学物质也越来越多样，这使得制程条件更加严苛。在半导体制程中，氮化铝（aluminiumnitride，aln）陶瓷材料因其热膨胀系数与si晶圆相近、热导率、绝缘性优良、耐等离子体性、体积电阻率高等特点，通常被用作加热器部件。

2、尽管aln陶瓷材料具有优异的性能，但其作为不易烧结的材料，难以作为单一原料进行烧结，必须加入添加剂来提高烧结密度和热导率。生产aln陶瓷加热器的现有公司在制造陶瓷加热器时，通过加入各种添加剂来提高致密度、减少气孔、提高热导率并改善结合特性，由此生产具有优异烧结密度/热导率的材料，其中最具代表性的是添加氧化钇来制造产品，不同生产厂商添加氧化钇的添加量各不相同。若不添加氧化钇，就很难实现致密化、减少气孔率、提高热导率、改善结合特性；但添加此类元素时，在一定添加量范围内可提高气体的体积电阻率，但会在气体中形成氧空位和yag、yam等氧化钇二元氧化物，进而降低高温下的体积电阻率，增加漏电流。

3、由于高温体积电阻率下降而导致的半导体制程的漏电流，会在半导体制造制程中对半导体晶圆造成影响，降低良品率。此现象是体积电阻率随温度升高而下降的陶瓷材料的普遍特性，由于aln材料在高温下体积电阻率降低、漏电流增加，导致si晶圆夹持力（wafer chucking force）减弱，最终造成晶圆脱落等缺陷。

4、随着半导体制造制程温度上升至500℃以上，需要用到陶瓷加热器的高温制程的领域也不断增多，需要开发出具有高电阻特性的陶瓷加热器，以便在高温下最大程度地减少漏电流。

5、所述背景技术是发明人在开发本发明的过程中掌握或习得的，不应被理解为必须是申请本发明前所公开的一般公知技术。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、为了解决上述问题，本发明旨在提供一种即使在高温下也具有优异体积电阻率的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料及其制造方法。

3、然而，本发明要解决的技术问题并不受限于所述言及课题，未言及的其他课题将通过下面的记载由本领域普通技术人员明确理解。

4、解决问题的技术手段

5、根据本发明的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料包含氮化钛（tin）、铝酸镁（mgal2o4），以及氮化铝（aln）。

6、根据一实施例，所述用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料不含氧化钇。

7、根据一实施例，所述半导体加热器部件是半导体加热器的板（plate）、半导体加热器的轴（shaft），或包括它们两者。

8、根据一实施例，所述铝酸镁（mgal2o4）作为mg-al-o系的第二相存在。

9、根据一实施例，包含两个以上mg-al-o系的第二相的x射线衍射（xrd）衍射峰，所述xrd衍射峰的2θ值为44°至46°。

10、根据一实施例，所述xrd衍射峰不具有2θ值为28°至30°或33°至35°的氧化钇系xrd衍射峰。

11、根据一实施例，晶粒尺寸为1.5μm至2.5μm。

12、根据一实施例，在500℃以上的高温电阻值为1.0e+8ω·cm至1.0e+10ω·cm。

13、根据一实施例，室温下电阻值为1.0e+10ω·cm至1.0e+12ω·cm。

14、根据一实施例，相对密度为99.5％至100.5％。

15、根据一实施例，气孔率为0.02%至0.2%。

16、根据一实施例，室温下热导率为80w/mk至95w/mk，在500℃以上的高温下热导率为40w/mk至50w/mk。

17、根据一实施例的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料的制造方法，包括以下步骤：混合二氧化钛（tio2）、氧化镁（mgo），以及氮化铝（aln）来形成复合粉末；以及对所述复合粉末进行烧结。

18、根据一实施例，以100重量份所述复合粉末为基准，所述二氧化钛（tio2）含量为0.2重量份至0.5重量份，以100重量份所述复合粉末为基准，所述氧化镁（mgo）含量为0.2重量份至1.5重量份。

19、根据一实施例，所述烧结步骤是在1500℃至2000℃的温度下执行。

20、根据一实施例，所述烧结步骤是以5mpa至25mpa的单位面积压力进行压力烧结。

21、发明效果

22、本发明可以提供一种即使在高温下也具有优异体积电阻率的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料及其制造方法。

23、具体地，本发明的aln陶瓷材料在500℃以上的高温下表现出优异的体积电阻率，还可以解决因漏电流导致的性能和良品率下降的问题。此外，即使不添加氧化钇等物质，也能表现出优异的结合性和热导率。

1.一种用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料，其特征在于，

2.如权利要求1所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料，其特征在于，

3.如权利要求1所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料，其特征在于，

4.如权利要求1所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料，其特征在于，

5.如权利要求1所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料，其特征在于，

6.如权利要求5所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料，其特征在于，

7.如权利要求1所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料，其特征在于，

8.如权利要求1所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料，其特征在于，

9.如权利要求1所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料，其特征在于，

10.如权利要求1所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料，其特征在于，

11.如权利要求1所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料，其特征在于，

12.如权利要求1所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料，其特征在于，

13.一种用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料的制造方法，其特征在于，

14.如权利要求13所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料的制造方法，其特征在于，

15.如权利要求13所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料的制造方法，其特征在于，

16.如权利要求13所述的用于半导体加热器部件的aln陶瓷材料的制造方法，其特征在于，