[發(fā)明專利]一種高致密度高純度碳化硅襯底材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810164824.0
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108558405B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白秋云
• 申請（專利權(quán)）人: 成都超純應(yīng)用材料有限責(zé)任公司
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51217
• 代理人: 薛波

本發(fā)明公開了一種高致密度高純度碳化硅襯底材料的制備方法,包括以下步驟：S1、β?碳化硅和α?碳化硅混合，其中β?碳化硅占β?碳化硅和α?碳化硅質(zhì)量之和的1?15％；S2、將步驟S1所得原料置于球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行混料24小時(shí)，然后將粉末取出，過篩后將粉末置于模具中進(jìn)行熱壓燒結(jié)。該制備工藝不僅提高了α?碳化硅粉末燒結(jié)致密化程度，同時(shí)也避免了傳統(tǒng)燒結(jié)助劑對材料本身性能的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種高致密度高純度碳化硅襯底材料的制備方法。

背景技術(shù)

碳化硅作為一種高溫材料，具有其獨(dú)特的物理化學(xué)性能，近年來由于對其性能的開發(fā)應(yīng)用，用量得以飛速提升。碳化硅沉積需要襯底材料，但由于α-碳化硅燒結(jié)性能差，燒結(jié)致密度低而需要添加燒結(jié)助劑，實(shí)驗(yàn)表明，純α-碳化硅熱壓燒結(jié)致密度最高能達(dá)到80％，而如果添加燒結(jié)助劑氧化鋁跟氧化釔實(shí)現(xiàn)固溶燒結(jié)，碳化硅的致密度可以達(dá)到95％以上。但是，添加燒結(jié)助劑的方法，雖易實(shí)現(xiàn)燒結(jié)致密化，但會對材料本身造成污染，無法滿足現(xiàn)階段碳化硅半導(dǎo)體特性開發(fā)應(yīng)用的需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高致密度高純度碳化硅襯底材料的制備方法，采用該方法能夠制備的碳化硅襯底材料，其致密度可達(dá)到98％，且不存在材料污染的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具體如下：

本發(fā)明高致密度高純度碳化硅襯底材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

S1、β-碳化硅和α-碳化硅混合，其中β-碳化硅占β-碳化硅和α-碳化硅質(zhì)量之和的1-15％；

S2、將步驟S1所得原料置于球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行混料24小時(shí)，然后將粉末取出，過篩后將粉末置于模具中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)先將溫度升高到1200～1300℃，升溫速度控制在5～10℃/min，保溫30～40min，然后再將溫度升高到1500～1600℃，保溫并開始加壓，以2～3MPa/min的速度緩慢加壓，當(dāng)壓力達(dá)到20MPa時(shí)，開始保壓，30～35min后緩慢釋放壓力，等泄壓完成，結(jié)束保溫，開始以10～15℃/min的降溫速度進(jìn)行冷卻，制得本發(fā)明所述高致密度高純度6H-碳化硅。

進(jìn)一步地，步驟S1所述β-碳化硅的加入量為α-碳化硅和β-碳化硅總質(zhì)量的5％-10％。

進(jìn)一步地，步驟S2所述熱壓燒結(jié)過程在真空石墨爐中進(jìn)行。

本發(fā)明所提供的高致密度高純度碳化硅襯底材料的制備方法具有如下有益效果：

(1)通過向α-碳化硅粉末中添加少量的β-碳化硅粉末，可以使得碳化硅成品致密度達(dá)到理論值的95％以上，而本發(fā)明的制備工藝不僅實(shí)現(xiàn)了α-碳化硅粉末燒結(jié)致密化程度的提升，同時(shí)也避免了傳統(tǒng)燒結(jié)助劑對材料本身性能的影響；

(2)當(dāng)β-碳化硅占碳化硅總量的5％-10％時(shí)，效果最佳，碳化硅理論密度可達(dá)98％。

附圖說明

圖1是采用氧化釔和氧化鋁作添加劑的碳化硅樣品檢測曲線

圖2是采用β-碳化硅作添加劑的碳化硅樣品檢測曲線

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，本發(fā)明的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并非限定本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。

實(shí)施例1本發(fā)明碳化硅襯底材料樣品1的制備

S1、β-碳化硅和α-碳化硅混合，其中β-碳化硅占β-碳化硅和α-碳化硅質(zhì)量之和的1％；