中国粉体网讯 近日，两项氮化铝粉体项目获奖！
中铝山东
“高纯氮化铝粉体制备技术开发及产品规模化生产”项目
近日，在国务院国资委主办的第四届中央企业熠星创新创意大赛总决赛中，中铝山东技术应用中心高纯氮化物团队“高纯氮化铝粉体制备技术开发及产品规模化生产”项目荣获二等奖。
据中铝集团介绍，本次获奖的高纯氮化物项目团队，围绕解决国家高端导热材料“卡脖子”问题，致力于高纯氮化铝制备技术开发及产业化应用。项目团队创新开发高活性前驱体制备技术、连续均匀氮化-连续高效脱碳工艺控制技术和关键装备，建成国内首套高纯氮化铝自动化连续生产线，实现全流程物料自动输送、精准计量，保障高纯氮化铝连续稳定生产。高纯氮化铝粉体在下游企业批量应用，为5G通讯、航空航天、高端芯片制造用高性能氮化铝材料需求提供了支撑，推动了氮化铝领域的技术进步与高质量发展。
秦明礼教授
“高品质氮化铝粉体产业化与应用”项目
近日，中国有色金属工业协会与中国有色金属学会公布了2024年度有色金属工业科学技术奖获奖名单。秦明礼教授主持完成的“高品质氮化铝粉体产业化与应用”项目获有色金属工业科学技术一等奖（发明）。该项目针对高品质氮化铝粉体及其高导热制品制备技术长期被西方国家垄断的现状，开展了氮化铝粉体制备、组织性能调控与产业化关键技术的系统创新研究，攻克了氮化铝粉体工业化生产过程中多指标协同调控和制品近终形制造的难题，解决了我国高品质氮化铝粉体及高导热制品的卡脖子问题，实现了自主化。
项目授权发明专利46项，实用新型专利30项，发表论文62篇。建成国内最大（600吨/年）的高品质氮化铝粉体生产线，结束了中国高品质氮化铝粉体与高导热氮化铝制品长期依赖进口的历史。产品成功应用于新能源装备IGBT功率模块、半导体装备静电卡盘和加热器、高精度导航陀螺仪、电动赛车高性能电机等，支撑了新能源汽车、高铁动车、5G通信、国防等战略性产业的发展，取得了显著的社会和经济效益。
氮化铝具有多种突出的优异物理性能，如高的击穿场强、热导率、电阻率等，在半导体领域中一直备受关注，其在半导体行业中扮演着越来越重要的角色。
01.静电吸盘“优选”材料
静电卡盘又称为静电吸盘（ESC），是半导体设备中价值比较高的部件之一，是一种半导体工艺中的硅片夹持工具，利用静电吸附原理来固定硅片。
静电卡盘结构剖视图
目前，静电吸盘广泛应用于集成电路制造工艺中，特别是刻蚀、PVD、CVD等核心工艺中。静电吸盘按照主体材质划分，可分为氧化铝陶瓷和氮化铝陶瓷两大类。陶瓷材料具有良好的导热性，耐磨性及高硬度，且对比金属材料在电绝缘性方面有着先天的优势。氧化铝材料热导率及相关机械性能均不及氮化铝陶瓷，在半导体加工中，对硅片的温度控制相当重要，如果无法保证硅片表面的均温，则在对硅片的加工过程中将无法确保加工的均匀性，加工精度将受到极大的影响，因此行业内更偏向于以氮化铝陶瓷作为静电吸盘的最优制造材料。
02.备受陶瓷加热器青睐的材料
与静电吸盘不同，陶瓷加热器是半导体薄膜沉积设备中的关键组件，它直接应用于工艺腔体中，与晶圆直接接触，不仅承载晶圆，还确保晶圆获得稳定、均匀的工艺温度。这一特性对于在晶圆表面进行高精度反应并生成均匀薄膜至关重要。
通常，陶瓷加热器包括上面具有晶圆载放面的陶瓷基体和在背面对其提供支承的圆筒形的支持体，在陶瓷基体的内部或表面，除了设置有用于加热的电阻发热体电路，还设置有RF电极及静电卡盘用电极等导电体。
陶瓷加热器，来源：NGK
薄膜沉积设备由于涉及到高温环境，通常采用以氮化铝（AlN）为主的陶瓷材料。氮化铝（AlN）陶瓷加热器在半导体制造中之所以受到青睐，主要得益于其独特的物理和化学性质。氮化铝不仅具有高导热性，能够在短时间内实现快速升温和降温，还具有良好的电绝缘性和机械强度，确保了加热器的稳定性和可靠性。此外，氮化铝的热膨胀系数与硅相近，这有助于减少热应力对晶圆的影响，提高工艺良率。
通常而言，陶瓷加热器主要用于薄膜沉积设备，由于涉及高温制程，采用的陶瓷材料主要为氮化铝；静电卡盘主要用于刻蚀设备，采用的陶瓷材料主要为氧化铝。随着半导体工艺的发展，陶瓷加热器和静电卡盘存在交叉，比如某公司生产的应用于薄膜沉积设备的某款陶瓷加热器带有静电卡盘，具备高温加热和静电吸附双重功能，而用于刻蚀设备的静电卡盘也开始涉及高温制程，陶瓷材料就要从氧化铝转变为氮化铝。
03.最“热”的基板材料
AlN有很高的热导率，理论值达到320W/(m·K)，是Al2O3的7-10倍，凭借如此高的“散热基因”，氮化铝自然成为了高效散热需求领域的重点关注对象。
AlN粉体和AlN陶瓷基板
AlN陶瓷理论热导率很高，其商用产品热导率也可达到为180W/(m·K)~260W/(m·K)，热膨胀系数只有氧化铝陶瓷的50%，此外还具有绝缘强度高、介电常数低、耐腐蚀性好等优势。除了成本较高外，氮化铝陶瓷综合性能均优于氧化铝陶瓷，是一种非常理想的电子封装基片材料，尤其适用于导热性能要求较高的领域。
目前AlN基板在功率半导体器件、混合集成功率电路、通信行业中的天线、固体继电器、功率LED、多芯片封装（MCM）等领域中的应用需求量日趋增长。其终端市场则面向汽车电子、LED、轨道交通、通讯基站、航空航天和军事国防等。
小结
氮化铝（AlN）陶瓷属于先进半导体材料及芯片制造和封装材料，是我国关键战略材料中不可或缺的一部分。高品级粉体是制备高性能 AlN陶瓷的基础，是AlN行业的基石，掌握了高性能氮化铝粉的生产技术，产业发展才能“快人一步”。
来源：
微纳研究所：【微纳加工】陶瓷加热器在薄膜沉积中的关键作用
华西证券股权专家：氮化铝陶瓷材料在半导体领域的运用现状
国海证券：先进陶瓷材料性能优异，半导体应用壁垒较高
中铝集团、中国粉体网、企业官网、IntelMining智能矿业、北京科技大学
（中国粉体网编辑整理/空青）
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