【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体器件设备，尤其涉及一种碳化硅陶瓷零部件及其制备方法。
技术介绍
1、碳化硅(sic)作为重要的高端精密半导体材料，由于具有良好的耐高温、耐腐蚀性、耐磨性、高温力学性、抗氧化性等特性，在半导体、核能、国防及空间技术等高科技领域具有广阔的应用前景。碳化硅零部件，即以碳化硅及其复合材料为主要材料的设备零部件，被广泛应用于外延生长、等离子体刻蚀、快速热处理、薄膜沉积、氧化/扩散、离子注入等主要半导体制造环节的设备中。
2、目前，传统热压的碳化硅陶瓷，致密度一般达不到3.20-3.21g/cm3，内部也会存在少量的气孔，而且热压过程需要超高温超高压，对cfc模具或者石墨模具使用寿命提出更高的要求；而无压烧结的碳化硅陶瓷，致密度为3.12-3.15g/cm3，但一般都会加入助烧剂，方便在烧结过程中使碳化硅陶瓷更快致密化，减少气孔，但助烧剂加入肯定会影响半导体用碳化硅陶瓷零部件纯度。
3、目前，生产的碳化硅陶瓷零部件的致密度往往难以满足要求，且由于碳化硅材料的摩擦性能较差，通常需要与其他材料复合来制备复合靶材，对于单一高纯度碳化硅陶瓷的制备工艺涉及较少。
4、cn105541336a公开了一种碳化硼/碳化硅陶瓷整板的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将碳化硼粉、碳化硅粉、碳粉、粘结剂、分散剂和水混合后进行球磨制浆，得浆料；用喷雾造粒干燥工艺将制得的浆料干燥造粒，得造粒料；采用冷等静压成型工艺将制得的造粒料压制成型，得素坯；将制得的素坯进行无压烧结，冷却后即可得到所述陶瓷整板。该方法制备
5、综上所述，对于碳化硅陶瓷零部件的制备工艺，尤其是高纯度的碳化硅陶瓷零器件，还需要根据零器件的性能要求，选择合适的工艺条件，使得其纯度、致密度及微观结构均满足要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种碳化硅陶瓷零部件及其制备方法，以细度较高的碳化硅粉末为原料，通过冷等静压以及热等静压相结合的工艺，可以制得不同尺寸和形状的碳化硅陶瓷零部件，且制得的碳化硅陶瓷零部件的纯度与致密度均较高，能够满足半导体用的高性能要求。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种碳化硅陶瓷零部件的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、(1)将碳化硅粉末进行冷等静压，得到碳化硅坯料；
5、所述碳化硅粉末的平均粒径为0.5-2μm；
6、(2)将步骤(1)所得碳化硅坯料依次经包套焊接、脱气和热等静压，然后去除包套，得到所述碳化硅陶瓷零部件。
7、本专利技术中，所述碳化硅粉末的平均粒径为0.5-2μm，例如可以是0.7μm、0.9μm、1μm、1.2μm、1.5μm、1.7μm或1.9μm等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
8、本专利技术所述的制备方法，以细度较高的碳化硅粉末为原料，通过冷等静压以及热等静压相结合的工艺，可以制得不同尺寸和形状的碳化硅陶瓷零部件，如超长型长方体、超厚型陶瓷；且制得的碳化硅陶瓷零部件的纯度与致密度均较高，能够满足半导体用的高性能要求。
9、作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述碳化硅粉末的纯度为3n-4n，例如可以是3n1、3n3、3n5、3n7或3n9等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
10、作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述冷等静压在橡胶胶套中进行。
11、优选地，步骤(1)所述冷等静压的压力为150-250mpa，例如可以是160mpa、170mpa、180mpa、190mpa、200mpa、210mpa、220mpa、230mpa或240mpa等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
12、值得说明的是，通过在较大压力下进行冷等静压，使得碳化硅素坯的强度增强，并有效减少外界杂质引入。
13、优选地，步骤(1)所述冷等静压的保压时间为5-15min，例如可以是6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min或15min等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
14、优选地，步骤(1)所述冷等静压后还包括进行铣加工。
15、本专利技术中，通过铣加工可以将冷等静压得到的素坯料完全修理平整，从而提高后续脱气与热等静压的效果，进而提高碳化硅陶瓷零部件的致密度。
16、作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述包套焊接采用铌合金包套。
17、本专利技术中，所述铌合金包套设置有带孔的脱气管，脱气管连通铌合金包套的内部与外部。
18、优选地，步骤(2)所述包套焊接的方式为氩弧焊接。
19、作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述脱气的温度为450-700℃，例如可以是470℃、500℃、520℃、550℃、570℃、600℃、620℃、650℃、670℃或690℃等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
20、本专利技术中，所述脱气在电阻炉中进行，且通过脱气管连接分子泵。
21、优选地，步骤(2)所述脱气至铌合金包套内的真空度<3×10-3pa，例如可以是2.9×10-3pa、2.7×10-3pa、2.5×10-3pa、2×10-3pa或1×10-3pa等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
22、优选地，步骤(2)所述脱气后，将脱气管通过氩弧焊封闭。
23、本专利技术中，所述脱气后停止保温，然后将脱气管通过氩弧焊封闭，使所述铌合金包套内处于真空状态。
24、作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述热等静压包括依次进行的第一升温加压处理、第二保温加压处理、第三升温加压处理、第四升温加压处理、第五保温保压处理和降温降压。
25、本专利技术中，热等静压后的碳化硅坯料通过铣加工方式去除包套。
26、值得说明的是，通过对热等静压工艺的控制，尤其是对多次升温、加压阶段的参数控制，使得热等静压后的碳化硅陶瓷零部件致密度、纯度较高，杂质较少，能够满足半导体用对碳化硅陶瓷零部件纯度和致密度的双重要求。
27、作为本专利技术优选的技术方案，所述第一升温加压处理的升温速率为4-8℃/min，例如4.5℃/min、5℃/min、5.5℃/min、6℃/min、6.5℃/min、7℃/min或7.5℃/min等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
28、优选地，所述第一升温加压处理的温度为820-870℃，例如825℃、830℃、835℃、840℃、845℃、850℃、855℃、860℃或865℃等，但不限于所列举的数值，数值范本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳化硅陶瓷零部件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳化硅粉末的纯度为3N-4N。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述冷等静压在橡胶胶套中进行；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述包套焊接采用铌合金包套；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述脱气的温度为450-700℃；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述热等静压包括依次进行的第一升温加压处理、第二保温加压处理、第三升温加压处理、第四升温加压处理、第五保温保压处理和降温降压。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一升温加压处理的升温速率为4-8℃/min；
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述第四升温加压处理的升温速率为1-2℃/min；
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其
10.一种碳化硅陶瓷零部件，其特征在于，所述碳化硅陶瓷零部件采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制得；
...【技术特征摘要】
1.一种碳化硅陶瓷零部件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳化硅粉末的纯度为3n-4n。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述冷等静压在橡胶胶套中进行；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述包套焊接采用铌合金包套；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述脱气的温度为450-700℃；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，王科，王巨宝，周敏，
申请(专利权)人：上海戎创铠迅特种材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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