碳化硅晶舟：半导体设备中“晶圆隐形守护者”

在半导体制程中，氧化是将晶圆置于高温环境下，通过氧气在晶圆表面的流动形成氧化层，以保护晶圆不受化学杂质影响，避免漏电流进入电路，预防离子植入过程中的扩散以及防止晶圆刻蚀时滑脱，在晶圆表面形成保护膜。该步骤使用设备为氧化炉，反应腔内零部件主要包含晶舟、底座、衬炉管、内炉管、隔热挡板等。由于操作温度较高，因此，对反应腔内零部件性能的要求也较高。

立式氧化炉

晶舟是用作晶圆传送及加工的承载工具，应具有集成度高、可靠性高、防静电、耐高温、耐磨损、不易变形、稳定性好、使用寿命长等优势。由于晶圆氧化温度约在800℃～1300℃之间，且对环境中金属杂质含量要求极为严格，故而要求晶舟等关键零部件不仅要具有优异的热学、力学、化学性能，且必须有极低的金属杂质含量。

按照基材不同，可分为石英晶舟、碳化硅陶瓷晶舟等。但随着7nm以下工艺节点的推进和高温工艺窗口的扩大，传统石英晶舟在热稳定性、颗粒控制、寿命管理等方面逐渐力不从心，碳化硅晶舟（SiC Boat）正逐步取代传统石英方案。

为什么是碳化硅？

1.高温稳定性

高温稳定性是SiC舟的最突出优点，它在极高温度下（>1300°C）也几乎不变形，不会下垂，能够长期保持精准的晶圆槽位。

2.超长使用寿命

单舟承载强度高，可同时支撑数十至百张12英寸晶圆；相较传统石英晶舟，碳化硅晶舟平均使用寿命提升5~10倍，降低设备换型频次与总拥有成本。

3.表面洁净、极低污染

材料纯度高，金属杂质含量极低，避免对硅片造成二次污染；表面粗糙度控制优异，Ra可低于0.1μm，抑制颗粒脱落，满足先进制程洁净等级需求。

4.适用于超高温工艺

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

两种晶舟的对比

碳化硅晶舟的应用领域

半导体制造

在芯片制造的高温工艺环节，如氧化、扩散、化学气相沉积（CVD）、离子注入等过程中，碳化硅晶舟用于承载硅片，确保晶片在高温下保持平整，避免因热应力导致的晶格错位或变形，保障芯片的精度和性能。

光伏产业

碳化硅陶瓷具有良好的机械强度、热稳定性、耐高温性、抗氧化性、抗热震性及耐化学腐蚀性，被广泛应用于冶金、机械、新能源和建材化工等热门领域。其性能也足以胜任光伏制造中TOPcon电池的扩散、LPCVD（低压化学气相沉积）、PECVD（等离子化学气相沉积）等热制程环节。相比于传统的石英材料，碳化硅陶瓷材料制作的舟托、小舟、管件制品强度更高，热稳定性更好，高温使用不变形，且寿命是石英材质的5倍以上，可显著降低使用成本及维修停线造成的常能损失，成本优势明显，且原料来源广泛。

第三代半导体产业

在金属有机化学气相沉积（MOCVD）反应室中，碳化硅晶舟用于承载蓝宝石衬底，耐受氨气（NH3）等腐蚀性气体环境，支持氮化镓（GaN）等第三代半导体材料的外延生长，提升LED芯片的发光效率和性能。在碳化硅单晶生长中，碳化硅晶舟作为籽晶承载架，用于碳化硅单晶生长炉中，耐受熔融硅的高温腐蚀环境，为碳化硅单晶的生长提供稳定支撑，促进高质量碳化硅单晶的制备。

碳化硅晶舟发展趋势

市场方面，根据SEMI的数据，2025年全球晶舟市场规模约14亿美金，预计到2028年达18亿美元；按照碳化硅渗透率20%，中国市场占比1/3计算（中国半导体协会数据），中国市场分别为6.72亿和8.64亿。

技术方面，碳化硅材料的热膨胀系数比石英的大，在应用中容易开裂，在制造上更推广一体成型技术，减少拼接缝隙，降低颗粒脱落风险。并且优化晶舟齿槽设计，结合五轴加工和线切割技术，确保晶圆搬运的精准性和流畅性。

目前国内主要的半导体碳化硅晶舟生产企业主要有：

沈阳星光

沈阳星光新材料有限成立于2019年，是一家集设计、研发、制造于一体的新型碳化硅材料制造企业。公司产品覆盖碳化硅晶舟、碳化硅炉管、高精密碳化硅结构部件、半导体用高纯碳化硅粉体、半导体光伏设备炉腔配件等。据公司沈阳星光碳化硅基半导体核心零部件生产项目公布，该项目建成后，预计年产高纯碳化硅炉管1900支，高纯碳化硅晶舟1700支，各类炉腔配件2200支。

吉盛微

吉盛微（武汉）新材料科技有限公司为盛吉盛（宁波）半导体科技有限公司在武汉投资成立。公司致力于SiC材料、SiC基聚焦环、簇射极板及晶圆舟等碳化硅半导体产业链关键设备的零部件和耗材的研发、生产制造。

晶孚新材

江苏晶孚新材料科技有限公司位于江苏省扬州仪征市开发区，公司主打碳化硅陶瓷、碳化硅舟、托、密封件、炉管等关键耗材，成功解决传统石英部件在离子注入等工艺中寿命短的痛点，将使用寿命延长至5年以上，降低晶圆综合生产成本30%并提升良率≥2%。

珂玛科技

安徽珂玛材料技术有限公司是苏州珂玛材料科技股份有限公司的子公司，成立于2022年11月，主要从事碳化硅晶舟、碳化硅炉管等高精密陶瓷部件以及各种专业设备的设计制造。

汉京半导体

辽宁汉京半导体材料有限公司（汉京半导体）成立于2006年，作为国内首家碳化硅耗材生产商，专注于高精密石英和碳化硅陶瓷零部件的研发与制造。汉京半导体的碳化硅陶瓷产品以高纯度、高精度特性为核心，主要涵盖碳化硅陶瓷保温筒、炉管碳化硅零部件等半导体设备专用耗材，广泛应用于集成电路制造环节的高温处理和精密工艺阶段。

宁波伏尔肯

宁波伏尔肯科技股份有限公司成立于1998年，专注于高性能碳化硅结构陶瓷的研发与生产近30年。伏尔肯生产的晶舟等产品已经批量应用于半导体高温热处理设备（氧化、扩散、MOCVD），陶瓷部件在半导体装备应用中对物料纯度、尺寸精度、机械性能、热性能、电性能等方面具有较高要求。

三责新材

三责新材致力于高性能碳化硅陶瓷研发、生产、销售和工程应用。得益于公司所掌握的多种成型工艺和材料技术，三责新材可提供CORESIC® RBS H注浆成型的碳化硅悬臂桨、舟托、晶舟及炉管产品，CORESIC® RBE H挤出成型的碳化硅悬臂杆、悬臂梁以及保护管产品，CORESIC® RBP H等静压成型的舟托、晶舟及支架等产品，亦可使用3D打印成型制作相关舟托和晶舟等产品。

芯语心愿：炉管(FUR)氧化管的晶舟(Boat)为什么有的使用石英(SiO2)材质，有的使用碳化硅(SiC)材质？

粉体网：碳化硅陶瓷：光伏石英部件的终结者？

马赫凌：一文看懂半导体碳化硅部件.可汗探索

《碳化硅陶瓷晶舟制品用高纯碳化硅粉体》团体标准、

企业官网