稀土材料氧化釔（Y?O?）在半導體行業的應用

一、摘要（結論先行）

氧化釔（Y?O?）是當前等離子刻蝕腔體最關鍵的防護材料之一。它在高能離子與鹵素等離子體環境中具有極高化學穩定性與耐沖蝕性，能顯著延長設備維護周期、降低粒子污染、提升產能稼動率。在高端邏輯與存儲廠（7 nm 以下節點）中，Y?O? 涂層已逐步替代傳統鋁陽極氧化件，成為設備性能和工藝良率的重要支撐材料。

二、適用場景 / 邊界

維度

工藝類型

高密度等離子刻蝕（ICP/CCP），CF?、SF?、O?、Cl?、HBr 等介質

設備部位

腔體內壁、liner、baffle、showerhead、ESC 外緣保護件

主要作用

抑制基體（鋁、石英等）被刻蝕濺射；降低金屬/鹵素污染

導入邊界

不涉及電氣功能部件，僅限暴露等離子體區域的防護件

三、技術判斷與機理說明 1、為什么選 Y?O?

• 高化學穩定性：Y–O 鍵能高，對 F、Cl 等鹵素化學侵蝕極不敏感。

• 低粒子生成傾向：致密涂層不易剝落或生成氧化/氟化碎屑。

• 熱穩定性強：在 1000 °C 以上仍保持結構完整，不易熱裂。

項目

鋁陽極氧化

氧化釔（Y?O?）

化學穩定性

中等，易被鹵素腐蝕

極高，幾乎不反應

粒子污染風險

易形成 AlF? 剝落物

極低

腔體壽命

數百小時級

千小時級

成本

較高，但生命周期成本更優

四、價值邏輯（對 PM 的關鍵）

維度

影響點

產品經理關注點

良率

減少粒子缺陷（killer defects）

產品差異化賣點：粒子降低 × %

稼動率

延長 PM 間隔

客戶 OEE 改善數據可量化

材料替代

與 YF?、YAlO?、Al?O? 形成性能梯度

建立產品組合結構（基礎 / 高端）

供應鏈

原粉、造粒、噴涂一體化能力

評估供應鏈成熟度與國產替代進度

法規與潔凈度

高純粉體制程需符合 SEMI C10 / C79

作為認證壁壘與競爭力維度

五、從產品視角的「選材三步法」

1、從純度走向結構一致性
不僅看“5N”純度，更要驗證雜質譜（Na/K/Cl/F/C 等）與批間穩定性。

2、從成分走向可噴性
粉體需噴霧造粒+燒結形成高球形度團聚體；否則無法穩定送粉或熔融。

3、從粉到涂層的系統驗證
看最終涂層顯微結構、孔隙率、硬度、結合強度及等離子耐蝕性數據。

六、PM 視角的關鍵指標（用于產品定義或招標）

類別

指標

含義

粉體

粒度分布 D10/D50/D90、一致性 Cpk、球形度

決定可噴性與沉積效率

雜質

Na/K/Fe/Cl/F/C/H?O 水平

決定腐蝕與污染風險

涂層

孔隙率、顯微硬度、結合強度

影響耐蝕性與壽命

可靠性

粒子生成率、PM 間隔提升比

反映客戶真實收益

七、風險與導入策略

風險

對策

空心顆粒 / 粉體裂解

造成噴涂孔隙高、易剝落

要求 SEM 驗收 + TGA 確認脫脂完全

批間差異

粒度/流動性波動

供應商提供批次 Cpk 報告

腔體邊角磨損

局部濺蝕加劇

優化厚度分布與過渡層設計

鹵素侵蝕溝槽

雜質或晶界弱化

控制鹵素含量 ≤ 檢出限

成本壓力

原料昂貴

強調 LCC 優勢與 PM 間隔改善ROI

八、供應鏈與市場趨勢（PM 重點）

• 國際格局：Tosoh、H.C. Starck、Showa Denko 為高端粉體主力；日系在制粉與涂層一致性上領先。

• 國產替代：國內部分企業已掌握噴霧造粒與致密化工藝，但在雜質控制與批間一致性上仍需爬坡。

• 應用延伸：除刻蝕腔體外，Y?O? 還用于 MOCVD 腔體防護、PVD 靶材添加劑、CMP 拋光助劑等。

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