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鄒小姐：13326633089 -
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光電子技術(shù)是電子信息技術(shù)的一個(gè)分支，也是半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、材料技術(shù)、光學(xué)、通信、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科交叉產(chǎn)生的新技術(shù)。20世紀(jì)90年代，美國(guó)商務(wù)部曾經(jīng)有一篇文章，指出誰(shuí)在光電技術(shù)方面取得主動(dòng)權(quán)，誰(shuí)就將在21世紀(jì)的尖端科學(xué)較量中奪魁。
到了21世紀(jì)后，光電子技術(shù)更是以年倍增的爆炸速度增長(zhǎng)，目前已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)社會(huì)中，如與人們?nèi)粘Ｉ钕嚓P(guān)的現(xiàn)代通訊技術(shù)領(lǐng)域、制造業(yè)相關(guān)的先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域以及重要的國(guó)防領(lǐng)域等等，都與包括光電芯片在內(nèi)的光電子器件密切相關(guān)。
而隨著光電與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，最常見(jiàn)的陶瓷材料——氧化鋁也開(kāi)始有了新需求。別看氧化鋁很普遍，但它的作用卻一點(diǎn)都不少，尤其是高純氧化鋁，當(dāng)其粒度細(xì)且均勻時(shí)就會(huì)具有優(yōu)于常規(guī)材料的光、熱、磁、電等特性，因此可游走于光電半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中各大領(lǐng)域發(fā)揮作用，是實(shí)打?qū)嵉亩喙δ懿牧?。具體都有哪些，下面一起來(lái)看看。
半導(dǎo)體的CMP拋光液
化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）是將機(jī)械削磨和化學(xué)腐蝕組合的技術(shù)，它可借助超微粒子的研磨作用以及漿料的化學(xué)腐蝕作用，在被研磨的介質(zhì)表面上形成光潔的平面。目前，化學(xué)機(jī)械拋光是唯一的全局化平坦技術(shù)，因此被廣泛應(yīng)用于藍(lán)寶石、集成電路、硬盤、光學(xué)玻璃等材料的表面精密加工。
CMP工藝原理圖
磨料是CMP漿料中的主要成分，在CMP過(guò)程中起到的兩個(gè)作用為：①機(jī)械作用的實(shí)施者，起機(jī)械磨削作用；②傳輸物料的功能，不僅將新鮮漿料傳輸至拋光墊與被拋材料之間，還將反應(yīng)物帶離材料表面，使得材料新生表面露出，進(jìn)一步反應(yīng)去除。
選擇磨料時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮分散性好，流動(dòng)性好，硬度適中，易于清洗的磨料，氧化鋁就是常見(jiàn)的選擇之一。但隨著半導(dǎo)體的要求越來(lái)越高，CMP用的氧化鋁也被要求更小粒徑與更高的球形度。因此納米球型氧化鋁成為CMP領(lǐng)域的好選擇，應(yīng)用的氧化鋁粉最大粒徑（D90或D100）越小越好。
光電封裝用黑色氧化鋁基板
常見(jiàn)的氧化鋁是白色，但有些用途需要避免氧化鋁基板反射光線，因此“黑色氧化鋁”便誕生了。黑色氧化鋁陶瓷基板主要用于半導(dǎo)體集成電路和具有高光敏感性的電子產(chǎn)品，例如適用于氣密性強(qiáng)、透光性好、可靠性高的軍用集成電路的封裝，可以用來(lái)做石英晶體振蕩器、光學(xué)器件等產(chǎn)品的基板及封裝外殼。
需注意，應(yīng)用在光電封裝的黑色氧化鋁基板除了顏色要求外，對(duì)于強(qiáng)度與雜質(zhì)也有特別的要求。目前為了確保黑色氧化鋁基板長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性，會(huì)采用特殊固溶黑色氧化鋁粉材料配方，也就是在氧化鋁粉體合成時(shí)，特別添加過(guò)渡性氧化物，制造可吸收可見(jiàn)光的能階，從而使它能吸收極大比例的可見(jiàn)光。
黑白氧化鋁對(duì)比
但有些過(guò)渡性氧化物會(huì)讓氧化鋁的燒結(jié)溫度降低，有些甚至在氧化鋁的燒結(jié)溫度前便開(kāi)始揮發(fā)，造成成分不穩(wěn)定，因此黑色氧化鋁的燒結(jié)process
window（溫度范圍）比氧化鋁窄很多。另外，黑色氧化鋁常會(huì)添加TiO2。若在還原氣氛下，TiO2會(huì)被還原，造成黑色氧化鋁介電強(qiáng)度大幅下降并變色，因此黑色氧化鋁應(yīng)避免在還原氣氛燒結(jié)。
氧化鋁靜電吸盤
隨著半導(dǎo)體器件集成度越來(lái)越高，晶片尺寸越來(lái)越大，單元器件尺寸越來(lái)越小，因此對(duì)顆粒的污染控制更加嚴(yán)格，以往的卡盤固定晶片的方法已經(jīng)不能滿足要求了。在新一代半導(dǎo)體制造設(shè)備中，開(kāi)始采用了靜電吸盤。靜電吸盤的優(yōu)點(diǎn)在于作用力在吸盤上的變化比較平緩，不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，也不會(huì)導(dǎo)致硅片在吸盤表面發(fā)生超過(guò)較大的變形。由于靜電吸盤與硅片的邊緣不是直接接觸，避免了對(duì)硅片邊緣的損壞和金屬污染。
靜電吸盤吸附晶圓過(guò)程
目前普遍的靜電吸盤技術(shù)中，氧化鋁陶瓷是常見(jiàn)的主體材料，它在電絕緣方面對(duì)比金屬材料有著先天的優(yōu)勢(shì)；而跟PU材質(zhì)相比，氧化鋁陶瓷則更耐磨耗不掉屑，因此近年來(lái)應(yīng)用逐漸擴(kuò)大。要注意的是，氧化鋁靜電吸盤除了需燒結(jié)致密外，對(duì)于強(qiáng)度與雜質(zhì)也有特別的要求。另外因應(yīng)用尺寸較大，使用的氧化鋁粉應(yīng)有各方向收縮穩(wěn)定的材料配方并與金屬接著力好，以及易加工性。
透明氧化鋁
氧化鋁（半）透明陶瓷是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)透明的陶瓷材料，它對(duì)可見(jiàn)光和紅外光具有良好的透過(guò)性，同時(shí)也具有高溫強(qiáng)度大、耐熱性好、耐腐蝕性強(qiáng)及電阻率大等特點(diǎn)，已經(jīng)在能源、機(jī)械、軍工、電子、半導(dǎo)體、醫(yī)學(xué)等高技術(shù)領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
LED透明氧化鋁陶瓷封裝基片（來(lái)源：洛陽(yáng)欣瓏陶瓷有限公司）
透明氧化鋁比玻璃有較高的強(qiáng)度，不易脆，因此被視為是相當(dāng)有潛力的新材料。制備氧化鋁透明陶瓷對(duì)原始粉末的要求極高，需要滿足純度、粒度、晶型三個(gè)方面的要求。純度須高于99.9%，粒度一般為亞微米級(jí)（0.1μm~1μm）甚至納米級(jí)，晶型為α相。目前通常采用碳酸鋁銨或硫酸鋁銨熱解法制備這類α-Al2O3粉末。
氧化鋁靶棒
氧化鋁靶棒是一種在生產(chǎn)半導(dǎo)體石英時(shí)使用的耗材，需具有高純度，低雜質(zhì)溶出與耐熱等特性。在此應(yīng)用的氧化鋁粉，粉體純度越高越好，金屬雜質(zhì)越低越好。成型時(shí)的堆積密度越高越好，且易燒結(jié)與燒結(jié)收縮的一致性。
總結(jié)
光電子技術(shù)是國(guó)與國(guó)之間科技競(jìng)爭(zhēng)的一項(xiàng)重要體現(xiàn)，也是我國(guó)“中國(guó)制造2025”大力提倡支持的關(guān)鍵領(lǐng)域，隨著5G通信、高功率激光加工、新一代光顯示應(yīng)用快速推動(dòng)，據(jù)預(yù)計(jì)未來(lái)光電產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將突破萬(wàn)億美元，在這其中氧化鋁是否還會(huì)扮演新的角色呢，就讓我們拭目以待吧！
