[发明专利]氧化铝烧结体及其制造方法

说明书

本发明涉及氧化铝烧结体及其制造方法。所述氧化铝烧结体适于主要与腐蚀性溶液和气体接触、因而要求耐腐蚀的那些元件，或者半导体生产中易受器械的尘埃粘或吸附影响的产品，器械如包括清洁、传递和表面加工硅晶片的操作中使用的真空卡盘、小镊子(pincette)、以及机械手(hands)；或者要求无孔洞的产品，例如，硬盘基片和磁头衬底等等的材料，各种工业反射镜等等的材料，用于人造牙齿、人造股骨头等等的生物陶瓷材料。

作为半导体制造过程中的组件，为了避免金属元素混入硅晶片并造成沾污，一般使用陶瓷材料。通常用氧化铝和碳化硅的烧结体作这种陶瓷材料。生命体中考虑到将金属混入、耐磨性等等，氧化铝和氧化锆的烧结体还可用作例如人造牙齿、人造股骨头和人造Nee的生物陶瓷。

以前申请文件中如氧化铝或碳化硅的传统原料粉末存在一个问题，即该粉末包含初始颗粒为0.5微米或更小的精细颗粒，并且它是椭球体状的或者表面有裂缝的不均匀粉末。此外，各颗粒的内部也是非均质的且有大量的缺陷。该粉末的颗粒尺寸分布宽，并且包含大量粗糙的聚集颗粒。这就造成在烧结过程中形成孔洞。作为减少孔洞方法，添加一些烧结剂是已经很常见方法。然而不能获得具有足够高烧制密度且孔洞较少的烧结体。

用作半导体制造体系组件的陶瓷烧结体产品，其将与硅晶片接触的部分被镜面抛光。用常规原料粉末制造的陶瓷烧结体产品，存在例如粘附于该烧结体孔洞、或者孔洞边缘的尘埃等等外来物质损毁该晶片的问题。

此外，当带有大量孔洞的陶瓷烧结体支撑的硅晶片经受如热处理或等离子体刻蚀等加工时，这将使颗粒孔洞附近的陶瓷中脱落或者如钠的杂质从孔洞附近的陶瓷中洗脱，以致发生沾污晶片的问题。

随着半导体装置取得更高密度和更高集成性的进展，以上问题变得更为重要。因此，已需要高纯度和高密度并且孔洞更少的烧结体。

另外，在如人造牙齿、人造股骨头和人造Nee的生物陶瓷中，与其成对使用的陶瓷材料或者聚合物材料被抛光表面中的孔洞边缘磨损。这导致形成微细颗粒以致引起人体疼痛。此外，这些孔洞变成断裂的开始点以致烧结体的强度和产品的可靠性下降。

为了解决这些问题，在日本公开特许公报No.9-2864中公开了抗等离子体氟氧化铝陶瓷及其制造方法。在日本公开特许公报No.9-2864中，公开了以0.3～0.7重量％大量添加氧化硅和氧化钙以降低未烧结颗粒的面积％。因此，仍存在在热水、酸溶液或碱溶液中的耐腐蚀问题。此外，众所周知，能够通过热等静压压制获得有少量孔洞的烧结体。但是，工业上仍存在需要在高温和高压下烧结的问题。

本发明者已经发现，通过采用特定的氧化铝粉末作为原料并在大气中煅烧所述的氧化铝，能够获得孔洞极少的高纯度氧化铝烧结体，且其生产率高，从而完成了本发明。

即，本发明涉及(1)制造多晶氧化铝烧结体的方法，其包括下列步骤：

使氧化铝粉末经受超声辐照、不利用研磨介质的机械搅拌、或者超声波辐照和不利用研磨介质的机械搅拌，得到分散在溶剂中的淤浆；

将所述淤浆干燥并成形以制造一种模制体；然后

在1400～1800℃温度下在空气气氛中烧结所述生坯(green body)；

其中纯度为99.99重量％或更高的所述氧化铝粉末包括表面基本上无裂缝的多面体颗粒，并包括多面体状的α氧化铝颗粒；其D/H比为0.5或更高至3.0或更低，这里D表示与α氧化铝颗粒六方密堆积点格(hexagonal close packedlattice)的六方点格晶面(hexagonal lattice plane)平行的最大颗粒直径，H表示与α氧化铝颗粒六方密堆积点格的六方点格晶面垂直的最大颗粒直径；其数均颗粒尺寸为0.1微米或更高至1.0微米或更低；其D90/D10比值为7或更低，其中D10和D90分别是从累积颗粒尺寸分布的最小颗粒一侧至10％累积直径和90％累积直径处的颗粒尺寸。

另外，本发明涉及(1)所描述的方法，其中加烧结助剂的氧化铝粉末经超声辐照、不利用研磨介质的机械搅拌，或者超声辐照和不利用研磨介质的机械搅拌，得到分散在溶剂中的淤浆。

下面详细描述本发明。