[发明专利]碳化硅陶瓷及其制备方法和半导体零件

说明书

本发明涉及一种碳化硅陶瓷及其制备方法和半导体零件。上述碳化硅陶瓷的制备方法包括如下步骤：将碳化硅微粉、金属元素的氯化物、环氧丙烷、第一分散剂及第一溶剂混合并在真空条件、700℃～900℃下进行加热处理，得到预处理颗粒，其中，金属元素为稀土元素或锶元素；将预处理颗粒与第二分散剂、粘结剂、第二溶剂和第一碳源混合并造粒，得到造粒粉；将造粒粉成型，得到第一预制坯；将第一预制坯与第二碳源加热混合，使第二碳源呈液态，然后加压至3MPa～7MPa，得到第二预制坯；将第二预制坯和硅粉进行反应烧结，得到碳化硅陶瓷。上述碳化硅陶瓷的制备方法能够得到力学性能较好的碳化硅陶瓷。

技术领域

本发明涉及陶瓷领域，特别是涉及一种碳化硅陶瓷及其制备方法和半导体零件。

背景技术

反应烧结碳化硅陶瓷是由细颗粒SiC和添加剂压制成素坯，在高温下与液态硅接触，坯体中的碳与渗入的Si反应，生成新的SiC，并与原有颗粒SiC相结合，游离硅填充了气孔，从而得到高致密性的陶瓷材料。

反应烧结碳化硅在烧结过程中尺寸几乎无变化，相比于常压烧结、热压烧结碳化硅材料来说，加工成本大幅降低，广泛应用于石油、化工、航空航天、核工业及半导体等领域。

但是反应烧结碳化硅材料存在力学性能较差的问题，从而限制了反应烧结碳化硅材料的应用。

发明内容

基于此，有必要提供一种力学性能好的反应烧结碳化硅陶瓷的制备方法。

此外，还提供一种碳化硅陶瓷和半导体零件。

一种碳化硅陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

将碳化硅微粉、金属元素的氯化物、环氧丙烷、第一分散剂及第一溶剂混合并在真空条件、700℃～900℃下进行加热处理，得到预处理颗粒，其中，所述金属元素为稀土元素或锶元素；

将所述预处理颗粒与第二分散剂、粘结剂、第二溶剂和第一碳源混合造粒，得到造粒粉；

将所述造粒粉成型，得到第一预制坯；

将所述第一预制坯与第二碳源混合加热，使所述第二碳源呈液态，然后加压至3MPa～7MPa，得到第二预制坯；及

将所述第二预制坯和硅粉进行反应烧结，得到碳化硅陶瓷。

在其中一个实施例中，所述将所述第一预制坯与第二碳源混合加热的步骤中，加热的温度为280℃～340℃，加热时间为1h～3h。

在其中一个实施例中，所述第二预制坯与所述硅粉的质量比为1∶(0.4～4.0)；及/或，

所述将所述第二预制坯和硅粉进行反应烧结的步骤中，烧结的温度为1400℃～1800℃，时间为1h～5h。

在其中一个实施例中，所述将碳化硅微粉、金属元素的氯化物、环氧丙烷、第一分散剂及第一溶剂混合并在真空条件、700℃～900℃下进行加热处理的步骤包括：

将所述金属元素的氯化物、所述第一分散剂、所述第一溶剂及所述碳化硅微粉混合，得到第一浆料；

在冰浴条件下，将所述第一浆料与所述环氧丙烷混合，得到第二浆料，且所述环氧丙烷与所述第一浆料的质量比为(0.1～0.2)∶1；

将所述第二浆料进行喷雾，然后在真空条件、700℃～900℃下进行加热处理，得到所述预处理颗粒。

在其中一个实施例中，所述将所述金属元素的氯化物、所述第一分散剂、所述第一溶剂及所述碳化硅微粉混合的步骤中，所述金属元素的氯化物的加入量按金属元素的氧化物的质量为所述碳化硅微粉的质量的0.5％～5.0％计算得到；及/或，

所述在真空条件、700℃～900℃下进行加热处理的步骤中，加热处理的时间为1h～4h。