刻蚀环，也叫聚焦环（Focus Ring），是芯片制造领域的关键耗材。在半导体刻蚀过程中，常用刻蚀环来辅助刻蚀晶圆，刻蚀环能使晶圆表面被均匀的刻蚀，并且使晶圆的边缘同样被均匀的刻蚀。传统的刻蚀环由硅或石英制成，随着集成电路微型化推进，集成电路制造对于刻蚀工艺的需求量、重要性不断增加，刻蚀用等离子体功率、能量持续提高，尤其是电容耦合（CCP）等离子体刻蚀设备中所需等离子体能量更高，因此碳化硅（SiC）材料制备的刻蚀环使用率越来越高。

SiC刻蚀环对纯度要求极高，






当前主流的制备技术为化学气相沉积技术（Chemical Vapor Deposition，CVD），即利用前驱体在高温下热解反应出C/Si原子并在衬底上沉积得到碳化硅材料，






然后根据具体使用条件，将呈一定形状的碳化硅进行机械加工生成刻蚀环。CVD碳化硅






刻蚀






环






常见的衬底为高纯石墨材料。

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1






、






CVD碳化硅






刻蚀环






生产






工艺






流程

（






1）衬底安装

根据产品尺寸需求，准备好石墨衬底材料






，






因为产品是在石墨衬底上生长而得，故石墨衬底尺寸决定产品的尺寸，将石墨衬底在碳化硅生长炉腔体内部进行稳固安装，安装完成后关闭生长炉腔体。

（2）抽真空

沉积工艺开始前，使用真空泵将碳化硅生长炉腔体内抽至真空。

（3）升温前吹扫

达到一定真空度，为了确保认腔体内气氛稳定，保证工艺稳定，CVD设备升温前需要采用一甲基三氯硅烷和氢气进行吹扫。

（4）升温

通入氢气作为保护气，开始对腔体内部进行加热至工艺需求温度（约1300~1500℃）。

（5）化学气相沉积

待升温至工艺需求温度后，对腔体内注入一甲基三氯硅烷（CH3SiCl3






，






MTS），一甲基三氯硅烷（CH3SiCl3）在高温下会分解为碳/硅原子并在石墨衬底上沉积形成碳化硅（SiC）材料






。






主要的化学反应






如下：

在沉积过程中，掺入N2以获取不同电阻的产品。






气相沉积结束后设备内部采用氮气吹扫，将剩余腔体内的尾气排入尾气处理装置。

（6）降温

沉积工艺完成后，关闭加热器电源并缓慢冲入 N2实现腔体内部降温至80℃以下，得到碳化硅原材料。

（7）CNC 预加工

使用 CNC 加工设备和刀具，对 CVD






形成






的粗糙表面进行加工，露出芯料的光滑表面，为后续加工做准备。

（8）内外径加工

使用磨床对工件内径外径进行磨削，露出工艺载体石墨，并且内径外径到达设定的尺寸。

（9）切割

使用车床与切槽刀具，切割石墨部分，将两边碳化硅环分离。

（10）表面处理

利用磨床进行平面磨削，对材料表面进行预处理，处理切割过程中






残






留石墨层






。

（11）表面粗磨

利用磨床进行平面磨削，缩小片与片之间的厚度差，使同一部件各处厚度均匀，达到一定的平整度，便于下道工序精密加工。

（12）CNC 精密加工

使用 CNC 加工中心设备，按照图纸要求，进行内径，外径，平面和台阶等部位的精加工。

（13）表面精磨

利用研磨机进行精磨，除去精密加工后的刀纹路






，






缩小片与片之间的厚度差，使同一部件各处厚度均匀，达到一定的平整度，因产品表面Ra 值的要求不同，可通过不同型号砂轮处理表面的 Ra 值。

（14）精磨后清洗

工件成型加工后需要使用超声波清洗机清洗工件单晶碳化硅环。

（15）预清洗

由于前道工序加工后表面残留有较多的杂质，且加工环境为非无尘室，使得加工好的碳化硅环成品需要使用湿法清洗对其表面进行预清洗，以去除表面颗粒、金属、氧化物等杂质。

（16）热处理

为保证电阻率的均匀性，需要在特定温度范围内保持指定时间后淬火。

（17）最终清洗

加工好的碳化硅环进入 RCA 全自动清洗机进行最终清洗






。

（18）性能检测

得到的碳化硅环采用检测设备进行外观、性能检测。

（19）






包装入库

2






、CVD碳化硅刻蚀环






主要






生产






材料






及设备

（1）主要






材料

石墨衬底






、






一甲基三氯硅烷






、






金刚石线






、






切削液






、冷却液、






研磨






液、






砂轮






、清洗剂等






；

（2）主要设备

8月26日，



山东国晶新材料 研发总监 王之腾将出席2026年半导体陶瓷产业论坛并作《




碳化硅陶瓷在半导体制程中的应用




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【议题更新】2026年半导体陶瓷产业论坛（8月26日·深圳）

2026年半导体陶瓷产业论坛

The Semiconductor Ceramics Industry Forum

2026年8月26日

深圳国际会展中心


7


号馆

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1	半导体设备中的陶瓷材料和部件	清华大学 教授 潘伟
2	静电卡盘及其关键材料技术（待定）	东南大学 应国兵 教授
3	氮化铝陶瓷加热器的研发及其在 CVD 中的应用	广东精瓷  高级副总裁  於定新
4	碳化硅陶瓷在半导体制程中的应用	山东国晶新材料 研发总监  王之腾
5	致密高强高弹性模量超低膨胀堇青石陶瓷的研究	华南理工大学材料学院教授  博士生导师 饶平根
6	低温中压等离子体射流技术赋能自蔓延氮化硅粉体合成及应用	山东中临半导体 董事长 刘红亮
7	静电卡盘精密制造与AI智能检测全产线开发	苏州大学 (高级工程师、苏州高级技术经理人导师）吴刚祥
8	大尺寸 + 高精度：新东先进陶瓷“3D打印+超精密加工”打通半导体陶瓷产业化	新东先进陶瓷中国区 业务开发经理 聂品旭
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