中國粉體網(wǎng)訊  碳化硅（SiC）是一種性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。碳化硅零部件，即以碳化硅及其復(fù)合材料為主要材料的設(shè)備零部件，其具備密度高、熱傳導(dǎo)率高、彎曲強(qiáng)度大、彈性模數(shù)大等特性，能夠適應(yīng)晶圓外延、刻蝕等制造環(huán)節(jié)的強(qiáng)腐蝕性、超高溫的惡劣反應(yīng)環(huán)境，因此廣泛應(yīng)用于外延生長設(shè)備、刻蝕設(shè)備、氧化/擴(kuò)散/退火設(shè)備等主要半導(dǎo)體設(shè)備。

根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)，碳化硅晶型很多，目前常見的SiC主要是3C、4H以及6H型，不同晶型的SiC用途不同。其中，3C-SiC也通常被稱為β-SiC，β-SiC的一個(gè)重要用途就是用作薄膜和涂層材料，因此，目前β-SiC是作石墨基座涂層的主要材料。

根據(jù)制備工藝，碳化硅零部件可分為化學(xué)氣相沉積碳化硅（CVD SiC）、反應(yīng)燒結(jié)碳化硅、重結(jié)晶燒結(jié)碳化硅、常壓燒結(jié)碳化硅、熱壓燒結(jié)碳化硅、熱等靜壓燒結(jié)碳化硅等。

在眾多的碳化硅材料制備方法中，化學(xué)氣相沉積法制備的產(chǎn)品具有較高的均勻性和純度，且該方法具有較強(qiáng)的工藝可控性。CVD碳化硅材料因其具有出色的熱、電和化學(xué)性質(zhì)的獨(dú)特組合，使其非常適合在需要高性能材料的半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用。

碳化硅零部件市場(chǎng)規(guī)模

1.CVD碳化硅零部件

CVD碳化硅零部件被廣泛應(yīng)用于刻蝕設(shè)備、MOCVD設(shè)備和SiC外延設(shè)備、快速熱處理設(shè)備等領(lǐng)域。

刻蝕設(shè)備：CVD碳化硅零部件最大細(xì)分市場(chǎng)為刻蝕設(shè)備。刻蝕設(shè)備中CVD碳化硅零部件包含聚焦環(huán)、氣體噴淋頭、托盤、邊緣環(huán)等，由于CVD碳化硅對(duì)含氯和含氟刻蝕氣體的低反應(yīng)性、導(dǎo)電性，使其成為等離子體刻蝕設(shè)備聚焦環(huán)等部件的理想材料。

碳化硅聚焦環(huán)，來源：KNJ

石墨基座涂層：低壓化學(xué)氣相沉積法（CVD）是目前制備致密SiC涂層的最有效的工藝 ，CVD-SiC涂層厚度可控且具有均勻性等優(yōu)點(diǎn)。SiC涂層石墨基座常用于金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積（MOCVD）設(shè)備中支撐和加熱單晶襯底的部件，是MOCVD設(shè)備的核心關(guān)鍵部件。

根據(jù)QY Research數(shù)據(jù)，2022年全球CVD碳化硅零部件市場(chǎng)收入達(dá)到8.13億美元，預(yù)計(jì)2028年將達(dá)到14.32億美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為10.61%。

目前，我國半導(dǎo)體設(shè)備用碳化硅零部件國產(chǎn)化率較低，本土廠商起步較晚，且整體處于追趕國外狀態(tài)。根據(jù)QY Research數(shù)據(jù)，2022年，CVD碳化硅零部件領(lǐng)域全球市場(chǎng)前五大廠商的市場(chǎng)份額合計(jì)超過60%，志橙半導(dǎo)體以3.57%的市場(chǎng)占有率躋身全球第八，為前十大廠商中唯一一個(gè)中國廠商。

2.反應(yīng)燒結(jié)碳化硅零部件

反應(yīng)燒結(jié)(反應(yīng)熔滲或反應(yīng)鍵合)的SiC材料，燒結(jié)線收縮率可控制在1%以下，同時(shí)燒結(jié)溫度相對(duì)較低，這大幅降低了對(duì)形變控制和燒結(jié)設(shè)備的要求。因此，該技術(shù)具有容易實(shí)現(xiàn)構(gòu)件大尺寸化的優(yōu)點(diǎn)，在光學(xué)和精密結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

光刻機(jī)等集成電路關(guān)鍵制造裝備中某些高性能光學(xué)元件對(duì)材料制備有著苛刻的要求，采用反應(yīng)燒結(jié)碳化硅基體結(jié)合化學(xué)氣相沉積碳化硅(CVD SiC)膜層的方法制備高性能反射鏡，通過優(yōu)化先驅(qū)體種類、沉積溫度、沉積壓力、反應(yīng)氣體配比、氣體流場(chǎng)、溫度場(chǎng)等關(guān)鍵工藝參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)大面積、均勻CVD SiC膜層的制備，使反射鏡鏡面精度可接近國外同類產(chǎn)品性能指標(biāo)。

光刻機(jī)用碳化硅光學(xué)反射鏡

中國建筑材料科學(xué)研究總院的專家們采用專有制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大尺寸、復(fù)雜形狀、高度輕量化、全封閉光刻機(jī)用碳化硅陶瓷方鏡及其他結(jié)構(gòu)功能光學(xué)零部件的制備。

中國建筑材料科學(xué)研究總院研制的反應(yīng)燒結(jié)碳化硅性能與國外企業(yè)相關(guān)產(chǎn)品性能

目前國外在集成電路核心裝備用精密陶瓷結(jié)構(gòu)件的研發(fā)和應(yīng)用方面走在前列的公司有日本京瓷、美國CoorsTek、德國BERLINER GLAS等，其中，京瓷和CoorsTek公司占據(jù)了集成電路核心裝備用高端精密陶瓷結(jié)構(gòu)件市場(chǎng)份額的70%。國內(nèi)有中國建材總院、寧波伏爾肯等。我國在集成電路裝備用精密碳化硅結(jié)構(gòu)件的制備技術(shù)和應(yīng)用推廣研究起步較晚，與國際領(lǐng)先企業(yè)仍有差距。

參考來源：

山云資本：山云筆記：碳化硅零部件——半導(dǎo)體生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的高值易耗品

胡傳奇：聚焦集成電路核心裝備用精密碳化硅結(jié)構(gòu)件

劉海林等：光刻機(jī)用精密碳化硅陶瓷部件制備技術(shù)

張舸等：面向光學(xué)/精密結(jié)構(gòu)的碳化硅制備和應(yīng)用進(jìn)展

熠星投研：半導(dǎo)體設(shè)備核心精密零部件--碳化硅零部件行業(yè)深度研究

韓國KNJ官網(wǎng)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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