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鄒小姐：13326633089 -
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光電子技術是電子信息技術的一個分支，也是半導體技術、微電子技術、材料技術、光學、通信、計算機等多學科交叉產生的新技術。20世紀90年代，美國商務部曾經有一篇文章，指出誰在光電技術方面取得主動權，誰就將在21世紀的尖端科學較量中奪魁。
到了21世紀后，光電子技術更是以年倍增的爆炸速度增長，目前已被廣泛應用于現實社會中，如與人們日常生活相關的現代通訊技術領域、制造業相關的先進制造技術領域以及重要的國防領域等等，都與包括光電芯片在內的光電子器件密切相關。
而隨著光電與半導體產業的進步與發展，最常見的陶瓷材料——氧化鋁也開始有了新需求。別看氧化鋁很普遍，但它的作用卻一點都不少，尤其是高純氧化鋁，當其粒度細且均勻時就會具有優于常規材料的光、熱、磁、電等特性，因此可游走于光電半導體產業中各大領域發揮作用，是實打實的多功能材料。具體都有哪些，下面一起來看看。
半導體的CMP拋光液
化學機械拋光（CMP）是將機械削磨和化學腐蝕組合的技術，它可借助超微粒子的研磨作用以及漿料的化學腐蝕作用，在被研磨的介質表面上形成光潔的平面。目前，化學機械拋光是唯一的全局化平坦技術，因此被廣泛應用于藍寶石、集成電路、硬盤、光學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過程中起到的兩個作用為：①機械作用的實施者，起機械磨削作用；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，還將反應物帶離材料表面，使得材料新生表面露出，進一步反應去除。
選擇磨料時，應優先考慮分散性好，流動性好，硬度適中，易于清洗的磨料，氧化鋁就是常見的選擇之一。但隨著半導體的要求越來越高，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領域的好選擇，應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體集成電路和具有高光敏感性的電子產品，例如適用于氣密性強、透光性好、可靠性高的軍用集成電路的封裝，可以用來做石英晶體振蕩器、光學器件等產品的基板及封裝外殼。
需注意，應用在光電封裝的黑色氧化鋁基板除了顏色要求外，對于強度與雜質也有特別的要求。目前為了確保黑色氧化鋁基板長期使用的穩定性，會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，特別添加過渡性氧化物，制造可吸收可見光的能階，從而使它能吸收極大比例的可見光。
黑白氧化鋁對比
但有些過渡性氧化物會讓氧化鋁的燒結溫度降低，有些甚至在氧化鋁的燒結溫度前便開始揮發，造成成分不穩定，因此黑色氧化鋁的燒結process
window（溫度范圍）比氧化鋁窄很多。另外，黑色氧化鋁常會添加TiO2。若在還原氣氛下，TiO2會被還原，造成黑色氧化鋁介電強度大幅下降并變色，因此黑色氧化鋁應避免在還原氣氛燒結。
氧化鋁靜電吸盤
隨著半導體器件集成度越來越高，晶片尺寸越來越大，單元器件尺寸越來越小，因此對顆粒的污染控制更加嚴格，以往的卡盤固定晶片的方法已經不能滿足要求了。在新一代半導體制造設備中，開始采用了靜電吸盤。靜電吸盤的優點在于作用力在吸盤上的變化比較平緩，不會產生應力集中，也不會導致硅片在吸盤表面發生超過較大的變形。由于靜電吸盤與硅片的邊緣不是直接接觸，避免了對硅片邊緣的損壞和金屬污染。
靜電吸盤吸附晶圓過程
目前普遍的靜電吸盤技術中，氧化鋁陶瓷是常見的主體材料，它在電絕緣方面對比金屬材料有著先天的優勢；而跟PU材質相比，氧化鋁陶瓷則更耐磨耗不掉屑，因此近年來應用逐漸擴大。要注意的是，氧化鋁靜電吸盤除了需燒結致密外，對于強度與雜質也有特別的要求。另外因應用尺寸較大，使用的氧化鋁粉應有各方向收縮穩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）透明陶瓷是第一個實現透明的陶瓷材料，它對可見光和紅外光具有良好的透過性，同時也具有高溫強度大、耐熱性好、耐腐蝕性強及電阻率大等特點，已經在能源、機械、軍工、電子、半導體、醫學等高技術領域得到越來越多的應用。
LED透明氧化鋁陶瓷封裝基片（來源：洛陽欣瓏陶瓷有限公司）
透明氧化鋁比玻璃有較高的強度，不易脆，因此被視為是相當有潛力的新材料。制備氧化鋁透明陶瓷對原始粉末的要求極高，需要滿足純度、粒度、晶型三個方面的要求。純度須高于99.9%，粒度一般為亞微米級（0.1μm~1μm）甚至納米級，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半導體石英時使用的耗材，需具有高純度，低雜質溶出與耐熱等特性。在此應用的氧化鋁粉，粉體純度越高越好，金屬雜質越低越好。成型時的堆積密度越高越好，且易燒結與燒結收縮的一致性。
總結
光電子技術是國與國之間科技競爭的一項重要體現，也是我國“中國制造2025”大力提倡支持的關鍵領域，隨著5G通信、高功率激光加工、新一代光顯示應用快速推動，據預計未來光電產業市場規模將突破萬億美元，在這其中氧化鋁是否還會扮演新的角色呢，就讓我們拭目以待吧！
