隨著科技的進步，手機、電腦、電動汽車、機器人等智能產品融入到人們的生活中。這些產品中存在著大量的半導體芯片，制備芯片需要用到半導體設備，如刻蝕機、光刻機、離子注入機等。打開半導體設備，里面大部分部件是陶瓷零部件，陶瓷零部件具有耐高溫、耐腐蝕、精度高、強度高等優異性能，其可以很好地用在半導體設備內。大部分陶瓷零部件在半導體制程中作為設備的關鍵零部件直接與晶圓接觸，可以實現晶圓表面溫度高精度控制和快速升降溫。
圖 半導體陶瓷部件，wonikqnc
半導體陶瓷零部件屬于先進陶瓷，涉及的陶瓷材料通常包括氧化鋁、碳化硅、氮化鋁、氮化硅、氧化釔等。陶瓷制品成型方法通常包括干壓成型、流延成型、注射成型、熱等靜壓成型、冷等靜壓成型、注漿成型、擠壓成型、熱壓鑄成型、凝膠注模成型、直接凝固注模成型等多種方法。
表 半導體陶瓷零部件成型方式比較
1.?干壓成型
干壓成型是制造半導體元件的一種常見工藝。該工藝主要通過把造粒后顆粒級配適合的粉末，倒入到金屬模腔中，用壓頭對其施加壓力，壓頭在模腔中進行移位，并將壓力傳遞給模具中的粉體顆粒，使其被壓實，最終形成具有一定形狀和強度的陶瓷素坯產品。
?2.?流延成型
流延成形技術是一種能夠一次成形制造出厚度從數十微米至毫米量級的陶瓷毛坯的濕式成形技術。將具有一定黏性且分散性較好的陶瓷漿料，從流延機漿料槽刀口流到基帶上，將漿料展開，在表面張力的作用下，生成光滑上表面的坯模，將坯模連同基帶一起送到烘干室內，在溶劑揮發后，有機黏結劑在陶瓷顆粒之間生成網絡，從而生成具有一定強度和柔性的坯片，將干燥的坯片從基帶上剝離后，卷軸備用。再根據需要對產品進行切削、沖壓、穿孔等工序，再進行燒制，即可完成產品的加工。
3.?注射成型
注射成型是一種新型的制造陶瓷零部件的技術，其生產過程主要分為：注射料的制備、注射成型、脫脂、燒結4個環節。常用來制備幾何形狀復雜及有特殊要求的小型陶瓷零部件。
4. ?等靜壓成型
等靜壓成型包括熱等靜壓成型和冷等靜壓成型。等靜壓成型可以從各個方位傳遞壓力，從而保證板料的致密化。
1）熱等靜壓工藝
這種方法是在高溫高壓下，原子擴散能力增強，使得陶瓷中的氣孔遷移到晶界或工件表面，達到減少和消除氣孔的作用。熱等靜壓工藝通過薄壁預應力繞線單元，可以使其均勻快速地冷卻，與自然冷卻過程相比，生產效率大大提高。
2）冷等靜壓工藝
這種方法能夠在常溫或稍高溫(<93℃)條件下對陶瓷或金屬粉施加高100~600MPa，從而得到“生坯”，并將其燒結至最終強度。
5. 注漿成型
注漿工藝是陶瓷規模化生產普遍使用的一種成型方法。它是將具有較高固相含量和良好流動性的料漿注射到多孔石膏模具里面，由于多孔模板擁有毛細管吸力，模板內壁會從漿料中汲取水分，進而沿著模壁形成固化的坯體，待坯體形成一定的強度后，就可以脫模。
6. 擠壓成型
擠壓成型是把陶瓷粉末、黏土或有機黏結劑、水進行混合，多次混煉，真空除氣、陳腐后，使擠出的坯料具有較好的塑性和均勻性。之后在擠出螺旋或柱塞的作用下，由擠壓機嘴處的模具擠出，從而得到所需形狀的產品。
7. 熱壓鑄成型
熱壓鑄成型過程中，主要利用石蠟受熱熔化，遇冷凝固的特點，把陶瓷粉料和熱石蠟液進行均勻的混合，形成一種可以流動的漿料。在一定的壓力下將漿料注入金屬模板中成型，待冷卻蠟漿凝結后，脫模取出已經成型好的坯體。對坯體進行修整，再通過高溫脫蠟，最后燒結制成成品。
8.?凝膠注模成型
凝膠注模成型是在含有有機物的溶液中，把陶瓷粉料分散開來，制備成高固相懸浮體。然后，再把懸浮體注入一定形狀的模具中，在一定的催化、溫度條件下，有機單體通過聚合-形成凝膠-懸浮體原位凝固-干燥，就可以得到較高強度的坯體。
9.?直接凝固注模成型
直接凝固注模成型是一種新型的陶瓷凈尺寸膠態成型方法。這種方法把傳統的陶瓷工藝和化學理論結合在一起，利用催化劑或引發劑使加入懸浮液中的有機單體發生交聯形成網絡結構從而導致原位固化。
資料來源：
1.半導體陶瓷零部件的研究進展，陶近翁,等.
2.半導體陶瓷零部件種類及應用，陶近翁,等.
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