国家标准计划《刻蚀机用碳化硅环、碳化硅盘》由 TC194（全国工业陶瓷标准化技术委员会）归口，TC194SC3（全国工业陶瓷标准化技术委员会功能陶瓷分会）执行 ，主管部门为中国建筑材料联合会。

主要起草单位 深圳市志橙半导体材料股份有限公司 、浙江富乐德半导体材料科技有限公司 、中微半导体设备（上海）股份有限公司 、长江存储科技有限责任公司 、北京北方华创微电子装备有限公司 、粤芯半导体技术股份有限公司 、广州增芯科技有限公司 。

在传统刻蚀工艺中，由于使用到的等离子体温度较低，对于刻蚀腔体中的零部件的刻蚀效应弱，因此对于直接与刻蚀等离子体相接触的部分，可以使用硅材质的硅环和硅盘。

随着半导体刻蚀工艺尤其是大功率刻蚀技术的发展，暴露在等离子体中的部位会出现快速刻蚀损耗的现象，使得这部分零部件的寿命很短，导致设备内部需要频繁清洗及更换损耗的零件，引发产能损失的问题。

大功率刻蚀中在刻蚀腔体中会使用到碳化硅环和碳化硅盘两种关键核心零部件。

碳化硅环在晶圆加工工序中主要起着承载晶圆及构建电场的作用，而碳化硅盘则是作为刻蚀气体进入刻蚀腔体的通道。

这两种部件在刻蚀腔体中会与晶圆直接接触（碳化硅环）或靠近晶圆（碳化硅盘），因此需要其拥有较少的杂质、良好的导热性、耐等离子体刻蚀，且有在刻蚀过程中不易产生漂浮性颗粒(particle)的特性。

碳化硅环和碳化硅盘为了适应刻蚀机更加严苛的生产条件，是属于硅环和硅盘的升级产品，客户更愿意使用碳化硅环、碳化硅盘来降低停机的产能损失。

随着半导体技术的迅速发展，近年国内3D NAND Flash存储芯片堆叠层数超过了230层，硅环、硅盘已经不能适用于此类晶圆刻蚀的应用场景。

随着碳化硅部件制造工艺的不断成熟，成本的不断降低，刻蚀机用碳化硅部件取代硅部件是大势所趋。

截至2023年，国内碳化硅环和碳化硅盘的市场份额已经超过30%，并逐年提升。

但是此类产品市场基本被进口产品所占据，主要原因在于研发难度大、起步晚。

随着技术的不断进步和志橙半导体在这一领域的突破，其碳化硅部件已通过国内客户的验证，并逐步实现批量供货。

这标志着国内在高功率刻蚀设备部件的研发和生产上开始具备自主可控的能力。

在国际上，日本东海碳素和韩国TCK公司的刻蚀部件市场份额合计约占50%，在国内，我司该类产品已经实现打破国际垄断，实现替代进口，且价格比进口产品降低20-30%，预防因国际政策变动造成国内本行业发展被“卡脖子”。

立项制定碳化硅环、碳化硅盘国家标准，能够促进国内在半导体设备领域的自主创新，减少对进口产品的依赖，增强国家在关键技术领域的竞争力；随着芯片制造工艺的不断升级，市场对高性能刻蚀设备的需求日益增加。

本项目将为高功率刻蚀工艺提供更为可靠的解决方案，满足行业对提升生产效率和降低运营成本的迫切需求；制定相关国家标准，可以规范刻蚀机用碳化硅部件的生产工艺、质量控制以及性能评估，为行业发展提供统一的技术依据，进一步提升产品的市场认可度；项目的实施将带动相关产业链的发展，包括材料供应、生产设备、检测服务等，形成良好的经济效益和社会效益；发展自主可控的半导体生产设备产业链，对保障国家信息安全、经济安全有重要意义，减少因依赖进口而可能面临的风险。

碳化硅环、盘对比硅环、盘的先进性：1、应用场景主要用在28nm以下先进制程刻蚀设备；2、耐腐蚀好，使用寿命长，是硅环、硅盘的1.5-3倍；3、热稳定性好，适用于2700℃以下工作环境；4、污染控制好，不易产生颗粒污染，提升晶圆良率；5、随着工艺的成熟，价格下降快，目前已经降低到硅环、硅盘的1.5-2倍；6、市场占有率提升快，目前已经达到30%-35%。

1　范围： 文件规定了刻蚀机用碳化硅部件的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、随行文件以及订货单内容。 文件适用于刻蚀机用直径150 mm～400 mm的碳化硅环及直径300 mm～600 mm碳化硅盘。 2　技术要求 2.1　性能指标 刻蚀机用碳化硅环、碳化硅盘应符合以下性能指标： 晶体结构：多晶β相(3C-SiC)； 密度：3.20～3.21g/cm3 维氏硬度：26～32GPa 杨氏模量：420～450GPa 弯曲强度(室温)：450～540MPa 热膨胀系数：≤4.5E-6（Rt～1000℃）/K 热导率：280～320W/m？k 纯度：≥99.9999% 体积电阻率：0.005~0.1？·cm，或由供需双方协商确定 2.2　几何尺寸 碳化硅环外径及允许偏差：(150 mm～400 mm）±0.05 mm，具体直径由供需双方根据具体需求协商确定；碳化硅盘外径及允许偏差：(300 mm～600 mm）±0.05 mm，具体直径由供需双方根据具体需求协商确定； 碳化硅环厚度及允许偏差：(4～10）±0.05 mm或由供需双方协商确定；碳化硅盘厚度及允许偏差：(1～15）±0.05 mm或由供需双方协商确定； 碳化硅环、碳化硅盘平面度：≤0.05 mm； 碳化硅环、碳化硅盘倒角：通常为R型倒角，长度及允许偏差：（0.3 mm）±0.1 mm，或由供需双方协商确定； 碳化硅环内径及允许偏差：内径尺寸由供需双方协商确定，硅环内径允许偏差为±0.1 mm； 碳化硅盘位置度：≤0.1 mm； 2.3　表面洁净度 刻蚀机用碳化硅环、碳化硅盘的表面洁净度要求应符合以下规定： Li元素含量<50×10^10atoms/cm2；Na元素含量<500×10^10atoms/cm2；Mg元素含量<100×10^10atoms/cm2；Al元素含量<500×10^10atoms/cm2；Fe元素含量<50×10^10atoms/cm2；Co元素含量<25×10^10atoms/cm2；Ni元素含量<10×10^10atoms/cm2；Cu元素含量<30×10^10atoms/cm2；K元素含量<150×10^10atoms/cm2；Ca元素含量<500×10^10atoms/cm2；Ti元素含量<10×10^10atoms/cm2；V元素含量<50×10^10atoms/cm2；Cr元素含量<10×10^10atoms/cm2；Mn元素含量<10×10^10atoms/cm2；Zn元素含量<100×10^10atoms/cm2；Y元素含量<10×10^10atoms/cm2；Zr元素含量<10×10^10atoms/cm2；Mo元素含量<20×10^10atoms/cm2；Pb元素含量<20×10^10atoms/cm2；W元素含量<10×10^10atoms/cm2； 表面颗粒数应符合：粒径大于0.1um的表面微粒数≤1个/cm2。 2.4 表面质量 刻蚀机用碳化硅部件的表面及端面（包括倒角面）为抛光面，表面应无划伤、崩边、沾污和色差。 注： ①划伤：被锋利坚硬物品刮擦表面造成的表面细窄切口或痕迹，可能是由部件的非预期或粗心操作引起。 ②崩边：在工件边缘等存在宏观高低落差处存在的宏观缺损，可能是由加工不当或意外撞击造成。 ③沾污：由于不适当的处理、外来物质粘附或材料固有的不均匀性导致的表面变色或污迹。 ④色差：与正常表面相比，部件表面有变色现象，从视觉上可辨认出差异。 4.5 表面粗糙度 刻蚀机用碳化硅部件的表面粗糙度Ra应小于0.5um，或由供需双方协商确定。