[发明专利]应用于J-R型静电卡盘的氧化铝陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于J‑R型静电卡盘的氧化铝陶瓷及其制备方法，属于半导体材料领域。所述氧化铝陶瓷材料由以下重量份的组分组成：α‑氧化铝82‑88％、二氧化钛7‑10％、氧化镁0.5‑2％、二氧化硅2‑5.5％。上述氧化铝陶瓷的制备方法采用流延成型工艺，得到的氧化铝陶瓷材料体积电阻率在100‑1000V电压范围内能控制在10⁹‑10¹¹Ω·cm之间，可以作为理想的J‑R型静电卡盘的介电材料。

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，特别是指一种应用于J-R型静电卡盘的氧化铝陶瓷及其制备方法。

背景技术

根据吸附力产生原理的不同，静电卡盘可分为库伦型(Coulomb Force)和迥斯热背型(Johnsen-Rahbek effect，简称J-R型)两类。在库伦型静电卡盘装置中，对介电层材料的体积电阻率一般要求在10¹⁴Ω·cm以上，但对于J-R型静电卡盘来说，相比库伦性静电卡盘，需要介电层能够适当降低体积电阻率，使体积电阻率控制在一定范围，来满足其电学性能要求。

氧化铝陶瓷因其优异的介电性能，常作为静电卡盘领域中的介电层材料。通过过渡金属氧化物的掺杂，选择合适的助溶剂，与Al₂O₃形成新相或固溶体，可以有效降低氧化铝陶瓷的体积电阻率，通过调整配方可以实现对体积电阻率的调控，以满足其作为J-R型静电卡盘介电层材料的电学性能要求。

目前存在一些氧化铝陶瓷材料的制备，对氧化铝的介电性能并未进行更多探索，主要集中在其抗弯强度或热膨胀等力学性能方面的研究。如中国专利文件CN105585313A公开了一种氧化铝陶瓷粉料、氧化铝陶瓷及其制备方法，提供一种氧化铝陶瓷粉料，按照质量百分含量包括如下组分：85％～95％的氧化铝粉、2％～6％的二氧化钛粉、2.5％～8％的氧化镁粉及0.5％～1.5％的纳米陶瓷粉体，其中，所述纳米陶瓷粉体为氧化铬粉或氮化硅粉，该粉料能够制备出具有较高抗弯强度的氧化铝陶瓷。但是该产品性能和制备方法对介电性能没有技术提示，也缺乏相关探索。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种体积电阻率在100-1000V电压范围内能控制在10⁹-10¹¹Ω·cm之间的氧化铝陶瓷及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种应用于J-R型静电卡盘的氧化铝陶瓷，其特征在于，所述氧化铝陶瓷由以下重量份的组分组成：

进一步的，应用于J-R型静电卡盘的氧化铝陶瓷，其特征在于，所述氧化铝陶瓷由以下重量份的组分组成：

上述应用于J-R型静电卡盘的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将称取的二氧化钛、二氧化硅和氧化镁粉料混合均匀，然后将混合粉料在900-1100℃下进行预烧3.5-6小时，随炉冷却至常温，然后研磨至粒径为100-200目，得到第一混合粉料；

步骤2：将所述第一混合粉料与α-氧化铝混合均匀，然后研磨至粒径为150-350目，得到第二混合粉料；

步骤3：在所述第二混合粉料中加入有机溶剂和分散剂，进行第一次球磨搅拌；然后加入粘结剂和增塑剂进行第二次球磨搅拌，得到混合浆料；

步骤4：将所述混合浆料在流延机上进行流延，流延结束后将得到的厚度为0.1-1.0mm的流延片进行排胶处理后放入烧结炉在1000-1350℃下烧结2-5.5小时。

进一步的，所述应用于J-R型静电卡盘的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤1中预烧的温度为950-1050℃，预烧的时间为3.5-4小时。