[發明專利]具有高純工作表面的SiC陶瓷器件及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011528207.8
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112521154A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 楊勇;劉盟;黃政仁;劉學建;姚秀敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/626;C04B35/632
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 鄭優麗;牛彥存

1.一種具有高純工作表面的SiC陶瓷器件，其特征在于，所述SiC陶瓷器件包括低B、C殘余的SiC陶瓷基體和位于SiC陶瓷基體表面的高純CVD-SiC薄膜；所述SiC陶瓷基體的致密度高于98%；所述SiC陶瓷基體的純度高于99.5wt%；所述CVD-SiC膜的純度高于99.9wt%。

2.根據權利要求1所述的SiC陶瓷器件，其特征在于，所述CVD-SiC薄膜的厚度為10～1000μm。

3.根據權利要求1或2所述的高純工作表面的SiC陶瓷器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將ɑ-SiC粉、燒結助劑和溶劑經過球磨混合得到SiC漿料，再將漿料烘干、成型制成SiC生坯；

（2）將SiC生坯真空脫粘后再常壓燒結，得到低B、C殘余的SiC陶瓷基體；

（3）將低B、C殘余的SiC陶瓷基體置于CVD反應室內，在其表面鍍制高純CVD-SiC薄膜。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述燒結助劑包括B源和C源，所述燒結助劑中B源加入量為ɑ-SiC粉質量的0.1～1wt%，所述燒結助劑中C源加入量為ɑ-SiC粉質量的5wt%以下；優選地，所述B源選自硼酸、氧化硼和碳化硼中的至少一種，所述C源選自D-果糖、葡萄糖和酚醛樹脂中的至少一種。

5.根據權利要求3或4所述的制備方法，其特征在于，所述SiC漿料的固含量為20～60wt%。

6.根據權利要求3至5中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為無水乙醇。

7.根據權利要求3至6中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述成型方式為干壓成型和/或冷等靜壓成型；所述干壓成型壓力為5～100MPa；所述冷等靜壓成型壓力為150～200MPa；保壓時間為1～3分鐘。

8.根據權利要求3至7中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述真空脫粘的溫度為600～1200℃，保溫時間為30～120分鐘，真空度小于100Pa。

9.根據權利要求3至8中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述燒結溫度為2050～2250℃，保溫時間為30～120分鐘，燒結氣氛為惰性氣氛。

10.根據權利要求3至9中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述CVD-SiC薄膜采用化學氣相沉積法制備，沉積溫度為1000～1400℃，沉積氣壓為1～20kPa。

11.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，化學氣相沉積過程中以三氯甲基硅烷和氫氣的混合氣體作為氣源，其中三氯甲基硅烷為碳化硅氣源，氫氣為載氣；優選地，所述三氯甲基硅烷和氫氣的混合氣體中，三氯甲基硅烷所占比例為5～20mol%。

12.權利要求1或2所述的具有高純工作表面的SiC陶瓷器件在半導體領域尤其是大尺寸晶圓加工中的應用。