等离子体刻蚀依靠氟、氯等卤素气体电离的高能离子轰击晶圆，制备纳米级电路，是芯片制造的核心工序。腔体铝合金基材长期受等离子体、腐蚀性气体与交变温度冲击，若无防护极易被腐蚀，杂质脱落会造成晶圆污染甚至报废。围绕这一挑战，业界发展出了多条技术路线。

一、现有涂层工艺概况

目前主流的腔体防护涂层工艺包括阳极氧化、电弧热喷涂（ARC）、大气等离子喷涂（APS）、高致密等离子喷涂（HDPS）、气溶胶沉积法（AD）、物理气相沉积（PVD）和原子层沉积（ALD）。不同工艺在技术壁垒、涂层致密度、孔隙率控制以及国产化率上存在明显差异。

简单来说，阳极氧化和ARC技术相对成熟，国产化率较高，主要应用于成熟制程和低功率工况；APS是目前氧化钇（Y₂O₃）涂层的量产主力，已在国产设备上批量应用，但仍存在闭孔孔隙率和热膨胀失配等固有短板；HDPS、AD、PVD、ALD等高端工艺可实现更低的孔隙率和更高的致密度，但技术壁垒极高，国产化率普遍低于10%，主要停留在研发或小批量验证阶段。

来源：沙利文公司

二、新的防护思路：陶瓷釉料组合

2026年4月，中微公司的陶瓷釉料组合物发明专利申请公布（申请号CN202411450299.0），借鉴传统陶瓷高温上釉烧结原理，提出新的防护思路。该专利的核心思路是采用双组分原料分别熔融复配，经高温液相烧结成致密釉层。

配方设计：第一熔材由氧化铝（Al₂O₃）、稀土氧化物（如Y₂O₃）、少量二氧化硅（SiO₂）构成；第二熔材配比二氧化硅（SiO₂）、纳米碳化硅（SiC）晶须与硼化物（如硼酸或硼砂）。两种粉料差异化超细研磨后，以1:0.05~0.1配比混合，经热喷涂、浸涂等方式上料，在1000~1500℃下高温烧结成型。

各组分协同实现三重性能优化：

（1）耐蚀提升：熔融烧结致密度≥95%，近乎无贯通气孔，从物理上阻隔腐蚀气体渗入；表层稀土组分原位生成氟化钇（YF₃）钝化层，化学抗腐蚀能力进一步增强，实现双重防护。

（2）绝缘升级：气孔、微裂纹是绝缘击穿的薄弱点，釉料大幅降低内部缺陷，击穿电压由阳极氧化的约1200V提升至2500V以上。

（3）抗热震优化：依托第二熔材组分调节釉层热膨胀系数，缩小与铝基材的物性差值；直径1~3nm、长50~100nm的SiC纳米晶须弥散分布于釉体，起到增韧止裂效果，样品经25℃~300℃五次冷热循环无开裂。

冷热循环SEM形貌图：(a) 阳极氧化；(b) 釉料涂层

第一熔材搭建釉层主体骨架、提供基础耐蚀性能，第二熔材负责致密化、热膨胀调控与增韧补强。专利还设计了双层复合结构：底层釉料充当热匹配过渡层，表层稀土耐蚀层（如Y₂O₃、YF₃、YOF）直面等离子冲刷，理论上适配喷淋头、约束环等高温热冲击区域。

不过，技术落地仍需解决几个现实问题：一是烧结温度上限区间为1000~1500℃，依托硼化物助熔配方、激光瞬时烧结等设计可降低基材受热，但常规整炉高温烧结工况下，铝合金500℃左右易出现软化形变，适配铝基材的低成本低温量产烧结工艺仍需持续攻关；二是高纯稀土、纳米SiC晶须原料及多道熔制工序抬高生产成本，需依靠超长使用寿命摊薄全周期费用；三是陶瓷釉料本质上属于脆性材料，即便有纳米晶须增韧，在强机械冲击或极端剧烈的热循环条件下，仍存在涂层剥落或开裂的风险；四是对超大尺寸或异形腔体部件（如复杂曲面的腔室内壁、密集微孔的气体喷淋头），实现均匀、无缺陷的高温液相烧结极具挑战，并非所有零件都适合该工艺路线。

三、产业现状

全球半导体腔体防护涂层市场长期由日本京瓷、TOTO、美国CoorsTek等巨头把控。海外厂商手握涂层配方、精密喷涂装备、高纯粉体全链条优势，国内早期零部件大多依赖外协由海外进行表面防护处理，供应链受制明显。

现阶段涂层国产化正在加速落地：上海贺东电子实现Y₂O₃、YOF等涂层国产化量产，企业营收实现规模化增长；成都超纯冲刺创业板IPO，产品覆盖刻蚀、薄膜等多类设备；合肥盈锐高科联合高校攻关的高纯YOF及等离子涂层，经中国表面工程协会专家委员会认定，耐含氟等离子体刻蚀性能达到国际领先水平。设备端，北方华创已形成PVD、ALD等薄膜沉积设备的全系列布局，2025年薄膜沉积设备营收超百亿元；拓荆科技是国内专用量产型ALD设备的领军企业，产品已广泛用于中芯国际等主流晶圆制造产线。

中微公司的釉料专利是设备厂商从外购涂层成品转向自主材料研发的一次尝试，如果这项技术走向成熟，设备商将有可能实现核心零部件的涂层自给，在成本和供应链安全上获得更多主动权。涂层防护的技术路线多样，各有适用场景。无论最终哪条路线率先走向成熟，这种从材料底层寻找突破的努力，本身就是半导体精密零部件国产化进程中不可忽视的一环。

粉体圈Iris