碳化硅晶舟：半導體設備中“晶圓隱形守護者”

在半導體制程中，氧化是將晶圓置于高溫環境下，通過氧氣在晶圓表面的流動形成氧化層，以保護晶圓不受化學雜質影響，避免漏電流進入電路，預防離子植入過程中的擴散以及防止晶圓刻蝕時滑脫，在晶圓表面形成保護膜。該步驟使用設備為氧化爐，反應腔內零部件主要包含晶舟、底座、襯爐管、內爐管、隔熱擋板等。由于操作溫度較高，因此，對反應腔內零部件性能的要求也較高。

立式氧化爐

晶舟是用作晶圓傳送及加工的承載工具，應具有集成度高、可靠性高、防靜電、耐高溫、耐磨損、不易變形、穩定性好、使用壽命長等優勢。由于晶圓氧化溫度約在800℃～1300℃之間，且對環境中金屬雜質含量要求極為嚴格，故而要求晶舟等關鍵零部件不僅要具有優異的熱學、力學、化學性能，且必須有極低的金屬雜質含量。

按照基材不同，可分為石英晶舟、碳化硅陶瓷晶舟等。但隨著7nm以下工藝節點的推進和高溫工藝窗口的擴大，傳統石英晶舟在熱穩定性、顆粒控制、壽命管理等方面逐漸力不從心，碳化硅晶舟（SiC Boat）正逐步取代傳統石英方案。

為什么是碳化硅？

1.高溫穩定性

高溫穩定性是SiC舟的最突出優點，它在極高溫度下（>1300°C）也幾乎不變形，不會下垂，能夠長期保持精準的晶圓槽位。

2.超長使用壽命

單舟承載強度高，可同時支撐數十至百張12英寸晶圓；相較傳統石英晶舟，碳化硅晶舟平均使用壽命提升5~10倍，降低設備換型頻次與總擁有成本。

3.表面潔凈、極低污染

材料純度高，金屬雜質含量極低，避免對硅片造成二次污染；表面粗糙度控制優異，Ra可低于0.1μm，抑制顆粒脫落，滿足先進制程潔凈等級需求。

4.適用于超高溫工藝

對于需要1200°C以上的工藝（如某些特殊的厚膜氧化、SiC器件制造、或深槽填充工藝），SiC晶舟是不可替代的選擇。

兩種晶舟的對比

碳化硅晶舟的應用領域

半導體制造

在芯片制造的高溫工藝環節，如氧化、擴散、化學氣相沉積（CVD）、離子注入等過程中，碳化硅晶舟用于承載硅片，確保晶片在高溫下保持平整，避免因熱應力導致的晶格錯位或變形，保障芯片的精度和性能。

光伏產業

碳化硅陶瓷具有良好的機械強度、熱穩定性、耐高溫性、抗氧化性、抗熱震性及耐化學腐蝕性，被廣泛應用于冶金、機械、新能源和建材化工等熱門領域。其性能也足以勝任光伏制造中TOPcon電池的擴散、LPCVD（低壓化學氣相沉積）、PECVD（等離子化學氣相沉積）等熱制程環節。相比于傳統的石英材料，碳化硅陶瓷材料制作的舟托、小舟、管件制品強度更高，熱穩定性更好，高溫使用不變形，且壽命是石英材質的5倍以上，可顯著降低使用成本及維修停線造成的常能損失，成本優勢明顯，且原料來源廣泛。

第三代半導體產業

在金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）反應室中，碳化硅晶舟用于承載藍寶石襯底，耐受氨氣（NH3）等腐蝕性氣體環境，支持氮化鎵（GaN）等第三代半導體材料的外延生長，提升LED芯片的發光效率和性能。在碳化硅單晶生長中，碳化硅晶舟作為籽晶承載架，用于碳化硅單晶生長爐中，耐受熔融硅的高溫腐蝕環境，為碳化硅單晶的生長提供穩定支撐，促進高質量碳化硅單晶的制備。

碳化硅晶舟發展趨勢

市場方面，根據SEMI的數據，2025年全球晶舟市場規模約14億美金，預計到2028年達18億美元；按照碳化硅滲透率20%，中國市場占比1/3計算（中國半導體協會數據），中國市場分別為6.72億和8.64億。

技術方面，碳化硅材料的熱膨脹系數比石英的大，在應用中容易開裂，在制造上更推廣一體成型技術，減少拼接縫隙，降低顆粒脫落風險。并且優化晶舟齒槽設計，結合五軸加工和線切割技術，確保晶圓搬運的精準性和流暢性。

目前國內主要的半導體碳化硅晶舟生產企業主要有：

沈陽星光

沈陽星光新材料有限成立于2019年，是一家集設計、研發、制造于一體的新型碳化硅材料制造企業。公司產品覆蓋碳化硅晶舟、碳化硅爐管、高精密碳化硅結構部件、半導體用高純碳化硅粉體、半導體光伏設備爐腔配件等。據公司沈陽星光碳化硅基半導體核心零部件生產項目公布，該項目建成后，預計年產高純碳化硅爐管1900支，高純碳化硅晶舟1700支，各類爐腔配件2200支。

吉盛微

吉盛微（武漢）新材料科技有限公司為盛吉盛（寧波）半導體科技有限公司在武漢投資成立。公司致力于SiC材料、SiC基聚焦環、簇射極板及晶圓舟等碳化硅半導體產業鏈關鍵設備的零部件和耗材的研發、生產制造。

晶孚新材

江蘇晶孚新材料科技有限公司位于江蘇省揚州儀征市開發區，公司主打碳化硅陶瓷、碳化硅舟、托、密封件、爐管等關鍵耗材，成功解決傳統石英部件在離子注入等工藝中壽命短的痛點，將使用壽命延長至5年以上，降低晶圓綜合生產成本30%并提升良率≥2%。

珂瑪科技

安徽珂瑪材料技術有限公司是蘇州珂瑪材料科技股份有限公司的子公司，成立于2022年11月，主要從事碳化硅晶舟、碳化硅爐管等高精密陶瓷部件以及各種專業設備的設計制造。

漢京半導體

遼寧漢京半導體材料有限公司（漢京半導體）成立于2006年，作為國內首家碳化硅耗材生產商，專注于高精密石英和碳化硅陶瓷零部件的研發與制造。漢京半導體的碳化硅陶瓷產品以高純度、高精度特性為核心，主要涵蓋碳化硅陶瓷保溫筒、爐管碳化硅零部件等半導體設備專用耗材，廣泛應用于集成電路制造環節的高溫處理和精密工藝階段。

寧波伏爾肯

寧波伏爾肯科技股份有限公司成立于1998年，專注于高性能碳化硅結構陶瓷的研發與生產近30年。伏爾肯生產的晶舟等產品已經批量應用于半導體高溫熱處理設備（氧化、擴散、MOCVD），陶瓷部件在半導體裝備應用中對物料純度、尺寸精度、機械性能、熱性能、電性能等方面具有較高要求。

三責新材

三責新材致力于高性能碳化硅陶瓷研發、生產、銷售和工程應用。得益于公司所掌握的多種成型工藝和材料技術，三責新材可提供CORESIC? RBS H注漿成型的碳化硅懸臂槳、舟托、晶舟及爐管產品，CORESIC? RBE H擠出成型的碳化硅懸臂桿、懸臂梁以及保護管產品，CORESIC? RBP H等靜壓成型的舟托、晶舟及支架等產品，亦可使用3D打印成型制作相關舟托和晶舟等產品。

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