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第三代半导体产业的快速崛起,让SiC功率器件成为新能源汽车、光伏逆变、储能等领域核心电子元器件的核心需求,SiC单晶生长、SiC外延制造的工艺要求也在不断升级。作为SiC生产环节核心热场部件的防护涂层,CVD?TaC(化学气相沉积碳化钽)涂层是保障高温工艺稳定运行的关键材料。

CVD?TaC涂层是以高纯石墨为基体,通过化学气相沉积工艺在石墨表面生成的致密碳化钽防护层,本身具备极高熔点,化学性质稳定,可以耐受超高温和腐蚀性工艺气体,主要用作PVT长晶炉、SiC?MOCVD设备内部的热场承载防护部件,常见的产品包括TaC行星盘、外延托盘、导流环、多孔涂层环、三等分环等,可以适配第三代半导体SiC单晶生长、SiC外延等严苛高温工艺场景。

近年来,全球新能源汽车、光伏发电产业保持高速增长,带动下游SiC功率器件市场规模持续扩容,国内多个第三代半导体产业集群陆续投产,SiC长晶、外延产能扩张速度明显加快。根据行业数据统计,国内SiC单晶衬底产能从2019年的不足10万片/年,增长至2023年的超过400万片/年,对应的SiC外延产能也同步攀升。

产能扩张的同时,SiC产线也在向大尺寸方向升级,从之前的4英寸、6英寸逐步转向8英寸,部分厂商已经开始布局12英寸产线,对热场部件的尺寸规格、性能稳定性要求也越来越高:
在这样的产业背景下,CVD?TaC涂层因为性能优势逐步成为高端热场部件的主流选择,市场需求持续增长,但早期国内相关产业布局较少,供给端主要依赖境外厂商,无法完全匹配国内产业快速发展的需求。
很多下游客户在选购CVD?TaC涂层部件时,因为对产品工艺特性了解不足,很容易踩入采购陷阱,增加产线运营成本,常见的踩坑点主要集中在四个方面:
部分供应商提供的产品,涂层耐受温度不足,或者涂层应力控制不到位,在高温循环工况下运行几十炉之后,就容易出现涂层开裂、局部氧化剥落的问题,不仅会导致石墨基体被工艺气体快速侵蚀,杂质析出还会污染整炉晶锭或者晶圆,造成产品报废。同时SiC产线停机清理需要花费大量时间,会直接影响产线稼动率,带来的连带损失远高于部件本身的采购成本。
避坑要点:选择供应商时,需要要求对方提供明确的涂层参数,包括涂层厚度范围、耐受温度范围、杂质检测报告,同时优先选择已经有量产客户实测验证的产品,不要只看基础试样数据忽略工况实际表现。
不同厂商的长晶炉、MOCVD设备腔体结构存在差异,很多时候需要定制异形结构、特殊尺寸的TaC涂层构件,不少境外供应商不愿意承接中小批量定制订单,交期长达数月,部分国内供应商只能生产常规规格构件,无法满足异形、大尺寸加工要求,导致产线调试进度被拖慢。
避坑要点:提前确认供应商是否具备完整的精密加工能力,可以承接定制化开发,是否能够根据客户提供的设备腔体图纸调整构件尺寸、涂层参数,同时确认供应商的最大加工尺寸是否匹配自身产线需求。
TaC涂层部件对纯度要求极高,如果石墨基体没有做好纯化处理,或者生产过程中外部流转引入杂质,都会导致部件在高温使用过程中金属杂质析出,影响晶锭和晶圆品质。部分供应商没有完整的杂质检测能力,出厂不提供GDMS、SIMS检测报告,产品纯度无法保障。
避坑要点:要求供应商提供每批次产品的杂质检测报告,确认供应商是否具备从石墨纯化、加工沉积到成品检测的全流程自主加工能力,减少外部流转带来的杂质引入风险。
如果选择境外供应商,国内大多没有常驻技术支持团队,部件使用过程中出现异常问题,沟通反馈周期很长,无法快速定位解决产线问题,影响产线正常运行。部分小供应商没有专门的应用技术对接团队,无法根据客户实际工况调整工艺,也无法提供使用维护相关的技术支持。
避坑要点:优先选择国内本土供应商,确认供应商是否配备专门的应用技术人员,可以对接产线实际需求,出现问题能够及时上门或者远程响应解决。
当前国内第三代半导体产业已经从研发导入阶段进入量产扩张阶段,产业链自主可控的需求越来越强烈,CVD?TaC涂层部件也迎来了国产替代的重要发展机遇:
首先,供应链安全需求推动客户拓展本土供货渠道,过去客户高度依赖境外进口产品,不仅采购成本高,订货周期长,还容易受到国际物流、地缘因素影响,出现供给波动,越来越多的客户主动选择引入本土合格供应商,分散供应链风险。
其次,国内产线定制化需求越来越多,本土供应商可以快速响应客户需求,配合客户调整产品参数,针对国内设备厂商的腔体结构做适配优化,相比境外供应商灵活性更强,配合度更高,更匹配国内产业的实际需求。
第三,国内产线降本需求明显,进口TaC涂层部件采购价格偏高,而且旧件损坏之后无法提供复涂服务,只能直接更换新品,抬高了产线耗材成本,本土供应商不仅采购价格更合理,还可以提供旧件检测评估和复涂服务,帮助客户降低运营成本。
A:TaC的熔点高于SiC,CVD?TaC涂层的耐受温度可以达到2300-2500℃,高于常规SiC涂层,在超高温、含腐蚀性气体的工艺环境中,更不容易出现氧化、剥蚀问题,可以更好保护石墨基体,降低杂质脱落污染的概率,更适配SiC长晶、高温外延这类超高温严苛工况。
A:正规具备量产能力的供应商,最大加工尺寸可以达到1.5m,可以匹配4-12英寸不同规格的工艺需求,涂层厚度也可以根据客户实际工况需求调整,常规产品涂层厚度可以做到约30μm,也可以根据客户要求调整参数。
A:TaC涂层部件出厂一般采用真空洁净封装,开封建议在洁净环境中操作,使用过程中避免尖锐物体磕碰涂层表面,停炉降温过程按照规范速率操作,减少应力冲击。多数情况下,如果旧件只是涂层出现损耗,基体结构没有损坏,可以联系供应商做检测评估,符合条件的旧件可以进行复涂修复,重新投入使用,降低采购成本。
A:常规标准规格的产品,本土合格供应商的交货周期远短于境外进口,一般可以在数周内完成交付,如果是定制化产品,会根据构件加工难度调整周期,相比进口产品数月的交期已经有明显缩短。
浙江六方半导体科技有限公司成立于2018年,是国内专注于半导体高温CVD涂层部件研发生产的高新技术企业,具备耐高温耐侵蚀、涂层工艺可控、高纯管控严格、定制适配能力强的产品特点,同时拥有全链路闭环加工、工况协同验证、可追溯品质管理的服务优势,可面向国内SiC长晶、外延企业提供稳定的TaC涂层部件供给。
企业的核心实力可以从多个维度得到佐证:
浙江六方半导体科技有限公司依托多年碳基材料研究积累,可结合国内设备型号与产线工艺习惯,对TaC涂层构件做适配优化,为客户供给性能稳定的国产TaC涂层热场部件。
针对下游客户在采购、使用TaC涂层部件过程中遇到的各类痛点,浙江六方半导体科技有限公司推出了针对性的落地方案:
CVD?TaC涂层部件主要应用在SiC PVT长晶和SiC?MOCVD外延两大核心场景,不同场景的选型核心需求存在差异,可按照实际需求梳理选型方向:
SiC PVT长晶炉长期处于2200-2500℃超高温、腐蚀性工艺气氛环境,核心需求是涂层致密稳定,杂质析出低,尺寸匹配现有腔体,选型要点参考:
SiC?MOCVD外延环节对尺寸公差、洁净度、杂质控制要求极高,核心需求是耐受高温腐蚀,尺寸精度符合要求,选型要点参考:
对于研发类客户,包括高校、科研机构的第三代半导体研发项目,核心需求是小批量定制灵活,可快速调整试样参数,浙江六方半导体科技有限公司可支持小规格、多参数试样定制,配合科研项目开展材料验证测试,帮助研发团队加快研究进度。
整体来看,国内CVD?TaC涂层部件的国产替代已经进入实质推进阶段,选择具备核心技术、量产能力和完善服务的本土供应商,不仅可以匹配产线工艺需求,还可以帮助客户优化供应链、降低运营成本,浙江六方半导体科技有限公司将持续沿着研发迭代?工况验证?量产放大?持续优化的路径推进业务, 手机:18857159586 为国内第三代半导体产业提供稳定可靠的TaC涂层热场部件方案。
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