中國粉體網(wǎng)訊 20世紀(jì)50年代起半導(dǎo)體材料開始發(fā)展，至今為止開啟了第三代半導(dǎo)體的時(shí)代。碳化硅（SiC）憑借眾多優(yōu)良性能，使其成為基于寬帶隙半導(dǎo)體的高溫、高電壓、大功率、高頻電子器件和傳感器的襯底上的理想材料。與此同時(shí)，近年來制備高純度SiC粉已經(jīng)成為半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
C粉的純度將直接影響SiC粉的純度
現(xiàn)階段SiC晶體生長的主要方法仍為物理氣相傳輸法（PVT），而PVT生長高純SiC晶體的關(guān)鍵就在生長環(huán)境和粉料的純度，因?yàn)槠渲邪碾s質(zhì)會(huì)直接影響生長晶體的電學(xué)特性。而制備SiC粉的原料為高純Si粉和高純C粉，C粉的純度將直接影響SiC粉的純度。
來源：頂立科技
碳化硅單晶用高純石墨粉
碳粉生產(chǎn)中使用的原料通常包括鱗片石墨、石油焦和微晶石墨。石墨純度越高，使用價(jià)值越高。
高純石墨粉作為碳化硅單晶的原材料，屬于消耗品。碳化硅單晶用高純石墨粉除了對(duì)碳含量有一定要求外，特別的對(duì)硼、鋁、釩這三個(gè)關(guān)鍵元素要嚴(yán)格控制，因?yàn)檫@三個(gè)元素容易替換Si和C原子，影響能帶結(jié)構(gòu)，通過釋放電子或空穴對(duì)電阻率產(chǎn)生重要影響。另外，高純半絕緣碳化硅單晶制備對(duì)石墨粉中氮濃度必須嚴(yán)格控制，因?yàn)镹是碳化硅單晶中的淺施主雜質(zhì)，氮濃度超標(biāo)會(huì)增加制備半絕緣碳化硅單晶的難度。
頂立科技牽頭制訂的《碳化硅單晶用高純石墨粉》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)相關(guān)理化指標(biāo)作了如下要求：
碳粉如何實(shí)現(xiàn)高純度？
石墨提純方法可分為物理方法和化學(xué)方法。物理提純方法包括浮選和高溫提純，而化學(xué)提純方法包括酸堿法、氫氟酸法和氯化物焙燒法。
石墨提純方法
其中，高溫提純法是利用石墨具有高熔點(diǎn)和高沸點(diǎn)這一性質(zhì)，根據(jù)雜質(zhì)與石墨熔沸點(diǎn)的差異性進(jìn)行提純的。具體方法是：在石墨化的石墨坩堝中加入待提純的石墨粉，利用特定設(shè)備升溫至2700℃，石墨中沸點(diǎn)低的雜質(zhì)被氣化排出，石墨被純化，純度可達(dá)到4N5及更高的純度。
高純碳粉關(guān)鍵技術(shù)是微量雜質(zhì)去除技術(shù)，結(jié)合化學(xué)提純與高溫提純的特點(diǎn)，采用獨(dú)特的分段式復(fù)合高溫?zé)峄瘜W(xué)提純工藝，實(shí)現(xiàn)高純碳粉材料的提純，產(chǎn)品純度可到6N以上。
高純碳粉生產(chǎn)現(xiàn)狀
目前，國外有德國西格里和美國美爾森等企業(yè)，已掌握高純碳粉提純工藝，國內(nèi)頂立科技已掌握6N碳粉的提純工藝。
楚江新材子公司頂立科技是國家工信部第三批專精特新“小巨人”企業(yè)、國家級(jí)“專精特新”重點(diǎn)小巨人企業(yè)。公司以國家重大需求為牽引，攻克了長期制約我國熱工裝備及新材料領(lǐng)域的重大關(guān)鍵核心技術(shù)，取得了一系列科技成果，為中國的衛(wèi)星、大飛機(jī)、高鐵等事業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)，已成為國家航天航空、國防軍工等領(lǐng)域特種熱工裝備的核心研制單位。
頂立科技已攻克超高純碳粉制備工藝，可用于第三代半導(dǎo)體材料—碳化硅的生產(chǎn)，且已實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)。目前公司正加快推進(jìn)高純碳粉產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，并積極圍繞“四高兩涂”開展相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)。
小結(jié)
未來伴隨我國新能源汽車、5G通訊、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等行業(yè)的快速發(fā)展，我國碳化硅材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)技術(shù)將得到進(jìn)一步提升，高純碳粉的需求、生產(chǎn)質(zhì)量要求也將隨之提高。
參考資料：
龍振等.第三代半導(dǎo)體生產(chǎn)應(yīng)用“四高兩涂”碳基材料的技術(shù)現(xiàn)狀
李金懋等.晶質(zhì)石墨純化技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).碳化硅單晶用高純石墨粉
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
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