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。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，因此精密陶瓷部件的研发生产直接影响半导体产业

通常半导体设备用陶瓷有氧化铝、氮化硅、氮化铝、碳化硅等，作为最受欢迎的精密陶瓷材料，氧化铝在半导体领域的应用可谓是“遍地开花”，下面小编就盘点一些常见的氧化铝半导体设备用陶瓷部件。

01等离子刻蚀腔体氧化铝涂层/腔体

刻蚀是半导体制造工艺、微电子IC制造工艺以及微纳制造工艺中的一个重要的步骤，对于晶圆制造过程中的刻蚀机和PECVD设备，等离子体通过物理作用和化学反应会对设备器件表面造成严重腐蚀，一方面缩短部件的使用寿命，降低设备的使用性能，另一方面腐蚀过程中产生的反应产物会出现挥发和脱落的现象，在工艺腔内产生杂质颗粒，影响腔室的洁净度。

一般可采用高纯Al2O3涂层作为刻蚀腔体和腔体内部件的防护材料。早期刻蚀机腔室材料选择铝合金，因易造成金属颗粒污染，转而选择在铝合金上镀一层致密的阳极氧化铝层，通过阳极氧化，从而提高腔室材料的耐刻蚀性。而由于合金中的杂质发生偏析，表面的阳极氧化铝层易产生微裂纹，使得阳极氧化铝的使用寿命较低。随着涂层技术的发展，高纯Al2O3涂层逐渐用于刻蚀机工艺腔和腔体内部件的防护，但是由于热膨胀系数的不同，Al2O3涂层与衬底之间容易开裂，影响涂层的耐刻蚀性能。与Al2O3涂层相比，致密的高纯Al2O3块体陶瓷具有更好的耐等离子体刻蚀性能。通常纯度要求在99%以上，金属氧化物杂质（如MgO、CaO、SiO2等）必须控制在0.05~0.8%之内，在不影响烧结性能的情况下可以提高其耐等离子体刻蚀性能。

02氧化铝真空吸盘

半导体器件对晶圆有非常严格的要求，只有近乎完美的晶片才能避免对器件非常有害的电学和机械缺陷，因此需要对晶片进行整型、切片、研磨、清洗等多个步骤。在这些工序里，晶片都需要一个可以安置并固定的工作台，采用陶瓷真空吸盘，也即一种通过高温烧结在材料内部生成大量彼此连体或闭合的均匀实心或者真空体陶瓷，来通过真空吸力将半导体片、玻璃基板材料等工作物固定住。

真空吸盘的常见的材质有氧化铝和碳化硅，陶瓷内部形成中空结构，通过向多孔基体施加负压力来吸附、固定被吸附物，这种一体化中空结构陶瓷的制备工艺具有很高的技术门槛，主要用作晶圆薄化程序的加工用固定夹具（磨床、抛光机、CMP）、各种类型的测量装置、检查装置的固定夹具、薄膜片材和金属基板等的加工用固定夹具等。

03氧化铝静电吸盘

随着半导体器件集成度越来越高，晶片尺寸越来越大，单元器件尺寸越来越小，因此对颗粒的污染控制更加严格，以往的卡盘固定晶片的方法已不能满足要求，因此在新一代半导体制造设备中，开始采用静电吸盘。静电吸盘通过在工件（加工对象物件）与施加电压后的电极间产生的库伦力来吸附工件，优点在于吸附作用均匀分布于晶圆表面，晶圆不会发生翘曲变形，吸附作**持续稳定，可以保证晶圆的加工精度；而且对晶圆污染小，对晶圆无伤，可以应用于高真空环境中。

目前普遍的静电吸盘技术主要是以氧化铝陶瓷、蓝宝石及氮化铝陶瓷作为主体材料，需要在其中加入其他导电物质使得其总体电阻率满足功能性要求。而对于温度控制直接影响晶圆良品率的静电卡盘来看具备更加热导率和相关机械性能的氮化铝材料有着很大的发展空间，不过由于氮化铝成本太高，目前仍有一部分需求倾向于采用氧化铝材质。

04氧化铝机械搬运臂

在晶圆片的搬运中，会应用到氧化铝陶瓷制成的陶瓷机械手臂，将其安装在晶圆搬运机器人上，相当于机器人的手，负责搬运晶圆片到指定位置，其表面直接与晶圆接触。因为晶圆片在极其容易受到其他颗粒的污染，所以一般在真空环境下进行。在此环境下，大部分材料的机械手臂一般难以完成工作，制作机械手臂的材料需要耐高温、耐磨、并且硬度也需要很高。

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。