U osnovnim procesima proizvodnje poluvodiča, aluminijska keramika je postala nezamjenjiv ključni materijal zbog svoje odlične električne izolacije, visoke tvrdoće, otpornosti na eroziju plazme i dobre toplinske provodljivosti. Prvenstveno se koriste za strukturalne komponente visoke-čistoće u komorama za rukovanje pločicama i komorama za nagrizanje.
Ove kritične komponente uključuju: vakuumske stezne glave i elektrostatičke stezne glave koje osiguravaju pločice dok izdržavaju visoke temperature i korozivne plinove; obloge i fokusni prstenovi koji štite zidove komore za plazma nagrizanje i smanjuju kontaminaciju česticama; procesne stezne glave koje sprečavaju kontaminaciju metala dok podržavaju pločice; i precizne zračne{0}}vodičke baze koje pružaju ultra-stabilnu podršku u litografiji i opremi za inspekciju. Ove komponente zahtijevaju nivoe čistoće Al₂O₃ od najmanje 99%, često 99,5% ili više – daleko iznad industrijske klase od 92-96%. Razlozi koji stoje iza ovoga mogu se razumjeti na sljedeći način.
Prvo: Plazma okruženje kontinuirano erodira površinu keramike
Procesi jetkanja koriste plazmu na bazi halogena (Cl₂, HBr, gasovi koji sadrže fluor-) sa izuzetno visokom energijom, izlažući zidove komore i hemijskoj koroziji i fizičkom raspršivanju.
Hemijska korozija: Halogeni reagiraju sa oksidima u keramici, formirajući hlapljiva jedinjenja na površini glinice i uzrokujući eroziju-po{1}}sloj.
Fizičko raspršivanje: joni visoke{0}}ene energije direktno bombarduju površinu, izbacujući atome jedan po jedan.
Zajedno, ovi efekti oslobađaju čestice ili atomske vrste iz materijala komore u okoliš. Ako su prisutne nečistoće, one postaju izvori kontaminacije na pločici.
Drugo: Metalne nečistoće uzrokuju katastrofalna oštećenja strugotina
Preostale nečistoće u glinici spadaju u dvije glavne kategorije, od kojih svaka ima poseban mehanizam oštećenja:
Joni alkalnih metala (npr. Na⁺, K⁺): Ovi joni su veoma pokretni u silicijumskim uređajima. Jednom kada uđu u oksid gejta, uzrokuju pomak praga napona u MOS uređajima, destabilizirajući ponašanje pri prebacivanju tranzistora. Ova degradacija je postepena – izazvana promenama temperature i električnim poljima tokom rada, joni nastavljaju da migriraju, uzrokujući stalno propadanje uređaja.
Prijelazni metali (npr. Fe, Ni, Cu): Ovi elementi formiraju duboke- defekte u silicijumu, djelujući kao rekombinacijski centri za manjinske nosioce. Ovo drastično skraćuje životni vijek nosioca, što se manifestira kao povećana struja curenja diode, sporiji odgovor uređaja i degradirane karakteristike p-n spoja. Studije pokazuju da za oksid gejta debljine 10 nm, koncentracija gvožđa koja prelazi 8×10¹⁰ atoma/cm² u silicijumu ozbiljno ugrožava kvalitet oksida kapije.
Ovo objašnjava zašto je industrijska -razreda od 96% glinice, savršeno adekvatna na drugim mjestima, potpuno nedostatna u poluvodičkim komorama. Od 96% do 99,8% – razlika od samo 3,8% u čistoći – ukupan sadržaj nečistoća opada za faktor deset ili više.