Chip Systems

Gasverteilerring für die Produktion von Computer-Chips

Der Gasverteilerring aus Keramik zur Beschichtung von Chips im PE-ALD (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)-Verfahren ist eines der komplexesten Teile, die Alumina Systems bislang hergestellt hat. Der Aluminiumoxid-Ring hat den beachtlichen Durchmesser von 380 mm und besteht aus drei horizontal geteilten Ringen, die mit Glaslot gefügt sind. Zusätzlich sind zur inneren Gasverteilung 3-D gedruckte keramische Düsen aus 99,99% Al₂O₃ gleichzeitig eingelötet worden. Der Ring kann den Beschichtungsraum mit gleichzeitig 2 Gasen (Precursoren) versorgen und ist trotzdem dünner als die Erstversion für nur ein Gas.

Um es noch komplizierter zu machen, ist der Gasanschluss für die Precursoren mit einem Titanröhrchen ausgeführt, welches dann noch an zwei 3D-gedruckte Edelstahlleitungen verlötet wird. Beide Metalllötungen werden über eine nachgeschaltete Aktivlötung angebracht. Alle Fügevorgänge sind in der Temperaturführung kaskadiert, d.h. der Prozeß mit der höchsten Temperatur muss zuerst ausgeführt werden, weitere Prozesse müssen immer niedriger in der Temperatur liegen, damit vorhergehende Lötstellen nicht wieder „aufgehen“. Bis auf die Metallteile wurden die Komponenten und Fügeprozesse bei Alumina Systems in Redwitz hergestellt bzw. durchgeführt.

Die horizontal geteilten Ringe müssen nach dem Sintern in relativ engen Toleranzen für Ebenheit und Rundheit liegen, sonst kann dies mit dem nachfolgenden Schleifprozeß aus technologischen Gründen nicht mehr korrigiert werden. Das ist aufgrund des Schrumpfungsprozesses von rund 20% gar nicht so einfach zu erzielen. Eine Herausforderung stellten auch die Laval-Düsen dar, die ohne 3-D-Drucker gar nicht hätten gefertigt werden können. Zusätzlich ist der gesamte Ring He-Leckdicht bis 10^-8 mbar·L/s“

Aluminiumoxid Keramik 3D-Druck