編者按：随著(zhe)半導體(tǐ)技(jì)術(shù)•↕的(de)飛(fēi)速發展，碳化(huà)矽零部件(jiàβ≤n)作(zuò)為(wèi)半導體(tǐ)精密制(zhì)造的(de)關鍵材料，其研究與應≈∏用(yòng)日(rì)益受到(dào)業(yè)界的(de)廣泛關注。本期瑞見(jiàn)将由瑞鵬資産張莉帶您深入探討(tǎo)“半導體(tǐ)精密≠↓零部件(jiàn)之碳化(huà)矽零部件(jiàn)研✘<₽究”。

作(zuò)者 張莉 

陝西易方資産管理有限公司高(gāo)級投資經理(lǐ)

半導體(tǐ)制(zhì)造是(shì)現(xiàn)代科(↕≤kē)技(jì)發展的(de)基石，随著(zhe)行(xíng)業(y‍ε è)對(duì)更小(xiǎo)、更快(kuΩ♣→ài)、更高(gāo)效集成電(diàn)路(lù)的(de)不(bù)斷追求βσ ，制(zhì)造過程的(de)精确度和(hé)技(j←©ì)術(shù)複雜(zá)性也(yě)在不(bù)斷增加，每一(yī)個(gè)步驟都(d™γ&≤ōu)離(lí)不(bù)開(kāi)高(gσ₩♠ āo)性能(néng)、高(gāo)質量和(hé)高(gāo)精度半導體(tǐ)設∞♥>&備。此外(wài)，半導體(tǐ)行(xíng)業(yè)遵循“一(yī)代技(jì)術♠✔→(shù)、一(yī)代工(gōng)藝、一↕ ☆(yī)代設備”的(de)産業(yè)規律，半導體(tǐ)設備的(de)升級叠代很(h≈≈γ<ěn)大(dà)程度上(shàng)有(yǒu)賴于其零部件(jiàn)的(de)技(₹✔‍​jì)術(shù)突破。精密零部件(jiàn)不(bù)僅是(shì)半導÷&£♠體(tǐ)設備制(zhì)造環節中難度較大(dà)、技(jì)φ§術(shù)含量較高(gāo)的(de)環節之一(y♠§ī)，也(yě)是(shì)我國(guó>₩)半導體(tǐ)設備發展較薄弱的(de)環節之一(yī)。¶®

1、概況

半導體(tǐ)零部件(jiàn)是(shì)指在材料、結構、工(gōng)藝、品質和(hé)≤↕¶精度、可(kě)靠性及穩定性等性能(néng)方面達到(dào)了(le)半導體(tǐ•γ∞)設備技(jì)術(shù)要(yào)求的(de)零部件(jiàn¶§'♥)，是(shì)半導體(tǐ)設備的(de)基礎和(hé)核心，直接決定著(zhe)δ♣↕‌設備的(de)可(kě)靠性和(hé)穩定性。半導體(✔ε↑¥tǐ)設備核心零部件(jiàn)是(shì)半導體(tǐ)設備的(d♠&©βe)核心與基石。

從(cóng)零部件(jiàn)工(gōng)藝特點來(lái)看(kàn​ ₩ )，首先，半導體(tǐ)零部件(jiàn)産業(yè)通(tōng)常具有(yǒu)高(gāo)技β×₽(jì)術(shù)密集、學科(kē)交叉融合等特點，其生(shēng)産工(gōng)藝涉♣₽∏≈及精密機(jī)械制(zhì)造、工(gōng)程材料、工(g$←ōng)程設計(jì)等多(duō)個(gè)領域。π₩§​其次，因半導體(tǐ)零部件(jiàn)需滿足高(gāo)精密、高(gāo)潔淨、←≠↓±耐腐蝕等衆多(duō)要(yào)求，故而精密零部件(jiàn)是(shì™≠←)半導體(tǐ)設備制(zhì)造環節中難度較大(dà)、技ασ≤€(jì)術(shù)含量較高(gāo)的(de)環節。在高(gāo)↔₹"£技(jì)術(shù)壁壘下(xià)，設備零部件(jiàn)當之♠₩♦無愧成為(wèi)半導體(tǐ)産業(yè)中的(de)“卡×σ脖子(zǐ)”環節。

從(cóng)供應鏈角度來(lái)看(kàn)，零部件(jiàn)直接影(yǐng)響著(zhe↕®)設備的(de)交付，據有(yǒu)關統計(jì)顯示：半導體(tǐ)設備交期前期面臨延長(chá±₩÷‍ng)至18-30個(gè)月(yuè)不(b>±←εù)等的(de)困境，究其原因，零部件(jiàn)的(de)短(duǎn)缺是(¥≈÷shì)重要(yào)痛點。從(cóng)産值角度來(lái)看(kàn)，零部件(jiàn₽¶✔)年(nián)産值達上(shàng)百億美(měi)元，推動下(xià)遊各環節∏™産業(yè)規模呈現(xiàn)指數(sε®hù)級增長(cháng)趨勢。從(cóng)成本角度來(lái)看(kàn)，零™₽£部件(jiàn)采購(gòu)額通(tōng)常占據半導體(tǐ)設備生(shēn​★λg)産成本的(de)90%以上(shàng)，是(shì∑≤π)半導體(tǐ)設備的(de)基礎和(hé)核心。

2、分(fēn)類及技(jì)術(shù)難點

半導體(tǐ)設備零部件(jiàn)種類繁多(duō)，不(bù)同零部件(jià€λn)功能(néng)和(hé)技(jì)術(s‍♣©hù)難點差異較大(dà)，整體(tǐ)市π€​(shì)場(chǎng)競争格局較為(wè♠αi)分(fēn)散，但(dàn)主要(yào)細​<↑分(fēn)市(shì)場(chǎng)♥Ω內(nèi)部集中度極高(gāo)，主要(yào$  )被美(měi)日(rì)歐等海(hǎi)外(wài)廠(ch‍★±ǎng)商占據，各細分(fēn)領域龍頭供應商大(dà)多πφ÷(duō)是(shì)專長(cháng)于單一(yī)或"×∏少(shǎo)數(shù)品類。

按照(zhào)半導體(tǐ)零部件(jiàn)的↑π↑(de)主要(yào)材料和(hé)使用(yòng)功能(néng)來(α≠$lái)分(fēn)，可(kě)以将其分(fēn)為(wèi)十二大(dàλ§)類，包括：矽/碳化(huà)矽件(jiàn)、石英件(ji✔•±✔àn)、陶瓷件(jiàn)、金(jīn)屬件(jiàn)、石墨件(jiàn)、塑料件(jiàn)、α→真空(kōng)件(jiàn)、密封件(jiππγàn)、過濾部件(jiàn)、運動部件(jiàn)、電(diàn)控部件(jiàn)以及其他(tāδ₹€♠)部件(jiàn)。各部件(jiàn)技(jì)術₹∏σ<(shù)難點情況如(rú)下(xià)所示：

圖： 按材料和(hé)使用(yòng)功能(néng)γ≈分(fēn)類的(de)各類零部件(ji®≈λ✔àn)技(jì)術(shù)難點

資料來(lái)源：《半導體(tǐ)零部件(jiàn)産業(yè)現(xiàn)狀<α&及對(duì)我國(guó)發展的(de)建議(yì)》、華福證券研究所

3、碳化(huà)矽零部件(jiàn)

（1）概念

碳化(huà)矽(SiC)作(zuò)為(wèi)重要(yào)的(de)高≈¥φγ(gāo)端精密半導體(tǐ)材料，由于具有(yǒu)良好(hǎo¶®)的(de)耐高(gāo)溫、 耐腐蝕性、耐磨性、高(gāo)溫力學→φ₽性、抗氧化(huà)性等特性，在半導體(tǐ)、核能(néng)、國(guó)防及✔∏€空(kōng)間(jiān)技(jì)術(sh  ©βù)等高(gāo)科(kē)技(jì)領域具有(yǒu)廣闊的(de)應用(yò★≠↓↑ng)前景。

碳化(huà)矽零部件(jiàn)，即以碳←☆ε化(huà)矽及其複合材料為(wèi)主要(yào)材料的(de)設備零部件(jiàn)，被廣∑≤♣₩泛應用(yòng)于外(wài)延生(shēng)長(c₩Ωháng)、等離(lí)子(zǐ)體(tǐ)刻™§蝕、快(kuài)速熱(rè)處理(lǐ)、薄膜↓☆β‌沉積、氧化(huà)/擴散、離(lí)子(zǐ)注入等"↔主要(yào)半導體(tǐ)制(zhì)造環節的(de)×Ω‍∑設備中。目前，SiC塗層石墨零部件(jiàn)産品，國(guó)ππ♥σ産化(huà)較快(kuài)，志(zhì)橙半導體(tǐ)領跑，但(dàn)主要(βΩ★yào)是(shì)在外(wài)延環節應用(yòng)；而IC前道(dào)制(zhìσ↓)程，無論是(shì)SiC塗層還(hái)是(shì)SiC件(jiàn)≤≠¥，基本上(shàng)國(guó)産化(huà)率為(wèi)0✔↑≤。

（2）部分(fēn)應用(yòng)環節展示

• SiC外(wài)延設備中碳化(huà)矽塗層石墨零部件(jiàn)

SiC 外(wài)延設備是(shì)應用(yòng♠×)化(huà)學氣相(xiàng)沉積法在碳化(huà)矽襯底上(shàng)沿其原來(lái)的±$≈$(de)晶向再生(shēng)長(cháng)  " 一(yī)層同質或異質 SiC 薄膜的(de)設備。應用(yòng)于 SiC 外(wài)×λ 延設備的(de)碳化(huà)矽塗層石墨‌☆£零部件(jiàn)種類較多(duō)，以多(duō)種形态、功能(néng)應用(yòng)于水♠☆(shuǐ)平式、垂直式外(wài)延設備反應腔•™內(nèi)，起到(dào)承載碳化(huà)矽襯底、控溫、保溫、 通(tōng)氣、防護₽★÷等多(duō)種作(zuò)用(yòng)，從(cóng)而共同控制(zhì)反應腔內(₩€®nèi)外(wài)延片生(shēng)長§§¥(cháng)的(de)厚度、摻雜(zá)、缺陷等材料特 '性。該類SiC塗層石墨基座常用(yòng✔∑♦)于金(jīn)屬有(yǒu)機(jī)"↕物(wù)化(huà)學氣相(xiàng)沉積（MOCVD）設備中支¥<♥撐和(hé)加熱(rè)單晶襯底的(de)部件(jiαλ♣àn)，是(shì)MOCVD設備的(de)核心關鍵部件(jiàn)。以志(zhì)橙半導體($φαtǐ)所産代表産品——上(shàng)下(xià)半月(yuè)件(ji∑ àn)、碳化(huà)矽襯底托盤為(wèi)例，其在反應腔內(nèi)部透視(shì)↔☆☆ 圖如(rú)下(xià)。

圖：外(wài)延設備內(nèi)部透視(shì)圖及反應腔內(nèi)部透視(λ±✘₹shì)圖

• 其他(tā)CVD碳化(huà)矽零部件(jiàn)

CVD碳化(huà)矽零部件(jiàn)被廣泛應用(yòng)于刻蝕設備、MOCVD設備和(hδ<₹♠é)SiC外(wài)延設備、快(kuài)速熱(rè)處理(lǐ)設備等領域。CVD≠"$碳化(huà)矽零部件(jiàn)最大(dà)細分(fēn)市(s→•&γhì)場(chǎng)為(wèi)刻蝕設備，刻蝕設備中CVD碳化(​✘π≠huà)矽零部件(jiàn)包含聚焦環、氣體(tǐ)噴淋頭、托盤π≥₹★、邊緣環等；沉積設備中除了(le)SiC塗層石墨基座之外(w≥✘ài)，還(hái)有(yǒu)室蓋、腔內(nèi)襯等。

以聚焦環為(wèi)例，聚焦環是(shì)放(fàng)置在晶圓外(wài)部、直接接觸晶圓的π •‍(de)重要(yào)部件(jiàn)， Ω通(tōng)過将電(diàn)壓施加到(dào)環上(shàng)以聚焦通÷"πλ(tōng)過環的(de)等離(lí)子(zǐ)體(tǐ)，從(cóng)而将等≥≠✘離(lí)子(zǐ)體(tǐ)聚焦在晶圓上(s¥ ∑hàng)以提高(gāo)加工(gōng)的(de)均勻性。聚焦γ™♥環作(zuò)為(wèi)耗材，通(tōng)常使用(yòng)時(shí)間(jiā•α₽n)約在300小(xiǎo)時(shí)左右。由于‍∏ CVD碳化(huà)矽對(duì)含氯和(hé)含氟刻蝕氣體(tǐ)的(de)低(→π'dī)反應性、導電(diàn)性，使其成為(wèi)等離(l∏®↔í)子(zǐ)體(tǐ)刻蝕設備聚焦環等部件(jiàn)的(de)理(lǐ)想₩↑材料。

圖：聚焦環在刻蝕機(jī)中的(de)應用(yòng)

（3）市(shì)場(chǎng)規模

根據QY Research 數(shù)✔↑₽據統計(jì)，2022 年(nián)中φ•‌£國(guó)CVD碳化(huà)矽零部件(jiàn)市(sh앶♠)場(chǎng)規模達到(dào)2.00 億美(m≈φěi)元，預計(jì)2028 年(nián)将達到(dào)4.26 ♠ 億美(měi)元，年(nián)複合增長(cháng)率（CAGR）為(wèi)13.×€ε44%。