SiC涂層石墨技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
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。MOCVD設(shè)備是化合物半導(dǎo)體單晶襯底外延生長的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵設(shè)備，SiC涂層石墨基座的熱穩(wěn)定性、熱均勻性等性能參數(shù)對外延材料生長的質(zhì)量起到?jīng)Q定性作用，因此是MOCVD設(shè)備的核心關(guān)鍵部件。
選擇β-SiC(3C-SiC)晶型作為涂層，該晶型相比其他晶型具有良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化性和耐腐蝕性等一系列優(yōu)異性能，同時其具備與石墨基本一致的熱導(dǎo)率，因此賦予了石墨基座特殊的性能，可以有效解決石墨基座在服役過程中因高溫氧化、腐蝕掉粉而造成的失效，使石墨基座表面具備致密、無孔隙、耐高溫、抗溶蝕、抗氧化等特性，進(jìn)而提高晶體外延質(zhì)量與石墨基座使用壽命（SiC涂層石墨基座的使用壽命以爐次為單位）。
SiC涂層石墨基座每個爐次都需要承受一次高低溫的循環(huán)，在這個過程中SiC涂層很容易產(chǎn)生裂縫、崩潰等損傷，將導(dǎo)致基座上的晶片受污損，并且嚴(yán)重影響基座的使用壽命。因此，SiC涂層的質(zhì)量直接影響石墨基座的使用壽命。
為保證SiC涂層石墨基座性能的良好和穩(wěn)定，除高純石墨的純度、加工精細(xì)度等基體性能外，主要難點(diǎn)在于保持SiC涂層的晶型一致性、表面形貌均一性和厚度一致性等性能。高質(zhì)量涂層生長工藝要求極為苛刻，SiC多晶涂層生長過程中，可能存在100多種晶型轉(zhuǎn)化，不同晶型轉(zhuǎn)化的溫度等條件相差較??；基座的尺寸越大、涂層厚度越厚，技術(shù)難度越高。此外，在不規(guī)則表面（圓弧、倒角、臺階等）處涂層均一性更難控制。因此涂層在生長過程中的溫度、壓力、氣氛等因素細(xì)微變化，都會直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命。目前，石墨基座使用壽命（爐次）是衡量產(chǎn)品的最核心指標(biāo)。
SiC涂層石墨基座進(jìn)入供應(yīng)鏈需要設(shè)備廠商和設(shè)備使用方給予極大程度的配合，進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，產(chǎn)品的使用壽命達(dá)到國際先進(jìn)水平，方具備市場競爭優(yōu)勢。
首先，SiC涂層石墨基座產(chǎn)品須通過MOCVD設(shè)備廠商的應(yīng)用驗(yàn)證。產(chǎn)品在MOCVD設(shè)備上試用后，設(shè)備廠商從使用質(zhì)量、壽命等多個維度對產(chǎn)品進(jìn)行評估，通過反復(fù)交付與反饋，從生產(chǎn)和使用兩方面不斷進(jìn)行技術(shù)和工藝的調(diào)整，使產(chǎn)品性能達(dá)到國際先進(jìn)水平，具備競爭優(yōu)勢，最終通過驗(yàn)證加入供貨商名單，其開發(fā)驗(yàn)證時間一般需要 2～3年。同時，設(shè)備廠商對SiC涂層石墨基座的生產(chǎn)設(shè)備也有一定要求：一旦基座生產(chǎn)商提供的SiC涂層石墨基座樣品通過了設(shè)備廠商的驗(yàn)證，則基座生產(chǎn)商不得輕易更換基座的生產(chǎn)設(shè)備。在樣品順利通過驗(yàn)收的條件下，該驗(yàn)證過程需 2～3周時間。由于對生產(chǎn)設(shè)備的嚴(yán)格要求，基座生產(chǎn)商在擴(kuò)產(chǎn)過程中增加的新設(shè)備均需通過設(shè)備廠商的驗(yàn)證。
SiC涂層石墨基座進(jìn)入供應(yīng)鏈需要設(shè)備廠商和設(shè)備使用方給予極大程度的配合，進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，產(chǎn)品的使用壽命達(dá)到國際先進(jìn)水平，方具備市場競爭優(yōu)勢。
首先，SiC涂層石墨基座產(chǎn)品須通過MOCVD設(shè)備廠商的應(yīng)用驗(yàn)證。產(chǎn)品在MOCVD設(shè)備上試用后，設(shè)備廠商從使用質(zhì)量、壽命等多個維度對產(chǎn)品進(jìn)行評估，通過反復(fù)交付與反饋，從生產(chǎn)和使用兩方面不斷進(jìn)行技術(shù)和工藝的調(diào)整，使產(chǎn)品性能達(dá)到國際先進(jìn)水平，具備競爭優(yōu)勢，最終通過驗(yàn)證加入供貨商名單，其開發(fā)驗(yàn)證時間一般需要 2～3年。同時，設(shè)備廠商對SiC涂層石墨基座的生產(chǎn)設(shè)備也有一定要求：一旦基座生產(chǎn)商提供的SiC涂層石墨基座樣品通過了設(shè)備廠商的驗(yàn)證，則基座生產(chǎn)商不得輕易更換基座的生產(chǎn)設(shè)備。在樣品順利通過驗(yàn)收的條件下，該驗(yàn)證過程需 2～3周時間。由于對生產(chǎn)設(shè)備的嚴(yán)格要求，基座生產(chǎn)商在擴(kuò)產(chǎn)過程中增加的新設(shè)備均需通過設(shè)備廠商的驗(yàn)證。
其次，設(shè)備使用方也需要在實(shí)際生產(chǎn)過程中對作為耗材的SiC涂層石墨基座產(chǎn)品進(jìn)行性能及穩(wěn)定性評估驗(yàn)證，以確保生產(chǎn)出來的外延片符合相應(yīng)的要求，該驗(yàn)證流程需 9～12個月，通過驗(yàn)證后，才會達(dá)成大批量的采購訂單。設(shè)備廠商與設(shè)備使用方都不會輕易更換供貨商名單，用戶粘性強(qiáng)，進(jìn)入市場的門檻較高。
SiC涂層石墨基座是一個細(xì)分市場，整體市場規(guī)模不大。SiC涂層石墨基座產(chǎn)品技術(shù)壁壘較高，因此具有較高的技術(shù)附加值，產(chǎn)品根據(jù)尺寸、質(zhì)量不同，單價(jià)在幾萬元至十幾萬元每個不等。SiC涂層石墨基座產(chǎn)品市場與MOCVD設(shè)備保有量、產(chǎn)品使用壽命等因素直接相關(guān)。根據(jù)推算，國內(nèi)目前有千余臺在使用的MOCVD設(shè)備，單個SiC涂層石墨基座使用壽命約1～1.5個月，SiC涂層石墨基座作為耗材應(yīng)用市場約1億元。我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，隨著MOCVD外延設(shè)備國產(chǎn)化率逐步提高，及其他工藝應(yīng)用擴(kuò)展，未來SiC涂層石墨基座產(chǎn)品市場有望快速增長。據(jù)業(yè)內(nèi)人士初步估計(jì)，國內(nèi)石墨基座未來幾年市場將超過5億元。
目前，國內(nèi)SiC涂層石墨基座產(chǎn)品進(jìn)入產(chǎn)業(yè)鏈的驗(yàn)證正在進(jìn)行，產(chǎn)品進(jìn)入產(chǎn)業(yè)鏈的時間過長。加快驗(yàn)證流程，才能更好地對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行反饋，產(chǎn)品之間也能形成良性競爭的環(huán)境，有利于SiC涂層石墨基座產(chǎn)品整體水平的提升。SiC涂層石墨基座作為化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化設(shè)備的核心部件，掌握其生產(chǎn)制造的關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原材料—工藝—設(shè)備全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化，對于保障我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。國產(chǎn)SiC涂層石墨基座領(lǐng)域方興未艾，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平指日可待。