【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及特种陶瓷制备，具体而言，涉及一种高纯碳化硅制品及其制备方法。
技术介绍
1、碳化硅陶瓷具有高熔点、高硬度、高弹性模量、优异的导热性和较低的热膨胀系数，目前已经广泛的应用于航空航天、军工、光伏、半导体以及精细化工等领域。随着近几年半导体行业的快速发展，碳化硅陶瓷在半导体器件领域的应用越来越广，但是半导体领域对于碳化硅陶瓷的纯度有很高的要求，其杂质含量需小于20ppm。
2、现有技术中，制备半导体用高纯碳化硅制品一般直接采用高纯碳化硅粉末为原料，或者采用工业碳化硅粉末为原料进行纯化。其中，高纯碳化硅粉末采用硅碳反应或碳热还原反应制备，制备过程需要将碳化硅颗粒破碎成所需粒度的碳化硅粉末，这些中间过程都会向碳化硅粉末中引入金属杂质，造成碳化硅粉末纯度下降，因此制备难度大、成本高。而使用工业碳化硅粉末为原料结合纯化工艺所制备的碳化硅制品的纯度通常只能达到100ppm左右，很难继续突破。
3、如申请号为cn202011051209.2的专利文献公开一种高纯高致密碳化硅陶瓷的制造方法，采用不同粒度的碳化硅陶瓷粉体为主要原料，利用高温纯化热处理结合反应渗硅热处理，获得金属杂质含量低于200ppm碳化硅陶瓷，无法达到更高纯度的要求。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是如何提高碳化硅制品的纯度。
2、为解决上述问题，本专利技术提供一种高纯碳化硅制品的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、原料准备：将纯度大于等
4、s2、素坯成型：将步骤s1获得的原料采用成型工艺进行成型，获得设计形状的素坯；
5、s3、烧结：将步骤s2获得的素坯放置于石墨坩埚中，将所述石墨坩埚放置于高温烧结炉中进行真空烧结，冷却后得到高纯碳化硅制品。
6、本专利技术直接利用易于获得的高纯硅粉和高纯碳源为主要原料，通过成型工艺制备出设计形状的素坯，然后经过高温烧结使得坯体中的si和c原位反应生成sic，由于原料纯度高，制备过程不会引入金属杂质，因此可以制备出高纯度的碳化硅制品；该方法不需要先制备高纯碳化硅粉，避免了高纯碳化硅粉制备过程中引入金属杂质，提高了产品纯度，节约了生产成本；相比采用非高纯碳化硅为原料结合纯化工艺制备的碳化硅制品，本专利技术的工艺步骤更加简单，碳化硅制品纯度更高，杂质更少，能够满足半导体器件的应用要求。
7、进一步地，所述碳源选自炭黑、石墨粉、含碳树脂粉、纤维素、糖类中的一种或多种。
8、进一步地，所述硅粉与所述碳源的质量比为(0.5～7)：(3～9.5)。按照si、c反应化学原子计量比控制原料中硅粉和碳源的质量，确保高温烧结过程中坯体中的si完全反应，并生产一定比例的碳化硅，通过控制配料过程si和c的比例能使得烧结完成后的坯体中sic组份可控。
9、进一步地，所述步骤s3中，所述石墨坩埚中加入烧结辅料，所述烧结辅料为纯度大于等于9.99995％的硅粒或硅块。
10、进一步地，所述步骤s3中，所述烧结辅料的加入量与所述素坯的质量比为0.1～3:1。烧结辅料会与素坯中多余的碳源反应，并填充于坯体空隙中，通过控制烧结辅料用量，可以调节坯体中sic组份和坯体的致密率。
11、进一步地，所述硅粉有多种不同粒度的硅粉混合组成。采用多种不同粒度的硅粉进行级配，有利于提高坯体的致密率。
12、进一步地，所述步骤s3中，烧结过程分两段，第一段烧结温度为700～900℃，第二段烧结温度为1450～1800℃。第一段烧结目的主要是将素坯中的有机物进行分解，第二段烧结目的主要是使si和c原位反应生成sic。
13、进一步地，所述步骤s2中，素坯成型工艺选自干压成型、等静压成型、注浆成型、注射成型、3d打印成型中的一种。通过成型工艺可以获得设计形状的素坯，烧结后直接获得设计形状的碳化硅制品。
14、本专利技术还提供一种高纯碳化硅制品，由上述的制备方法制得，所述高纯碳化硅制品的杂质含量小于20ppm，本专利技术所制备出碳化硅制品具有超高纯度。
15、进一步地，所述高纯碳化硅制品的sic含量为70～100wt％，si含量为0～30wt％，致密率为75～99.9％，本专利技术高纯碳化硅制品的sic组份和坯体致密率可控，可以根据需要进行材料设计。
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1.一种高纯碳化硅制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高纯碳化硅制品的制备方法，其特征在于，所述碳源选自炭黑、石墨粉、含碳树脂粉、纤维素、糖类中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的高纯碳化硅制品的制备方法，其特征在于，所述硅粉与所述碳源的质量比为(0.5～7)：(3～9.5)。
4.根据权利要求1所述的高纯碳化硅制品的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述石墨坩埚中加入烧结辅料，所述烧结辅料为纯度大于等于9.99995％的硅粒或硅块。
5.根据权利要求4所述的高纯碳化硅制品的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述烧结辅料的加入量与所述素坯的质量比为0.1～3:1。
6.根据权利要求1所述的高纯碳化硅制品的制备方法，其特征在于，所述硅粉有多种不同粒度的硅粉混合组成。
7.根据权利要求1-6任一所述的高纯碳化硅制品的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，烧结过程分两段，第一段烧结温度为700～900℃，第二段烧结温度为1450～1800℃。
8.根据权利要求
9.一种高纯碳化硅制品，其特征在于，由如权利要求1-8任一所述的制备方法制得，所述高纯碳化硅制品的杂质含量小于20ppm。
10.根据权利要求9所述的高纯碳化硅制品，其特征在于，所述高纯碳化硅制品的SiC含量为70～100wt％，Si含量为0～30wt％，致密率为75～99.9％。
...【技术特征摘要】
1.一种高纯碳化硅制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高纯碳化硅制品的制备方法，其特征在于，所述碳源选自炭黑、石墨粉、含碳树脂粉、纤维素、糖类中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的高纯碳化硅制品的制备方法，其特征在于，所述硅粉与所述碳源的质量比为(0.5～7)：(3～9.5)。
4.根据权利要求1所述的高纯碳化硅制品的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述石墨坩埚中加入烧结辅料，所述烧结辅料为纯度大于等于9.99995％的硅粒或硅块。
5.根据权利要求4所述的高纯碳化硅制品的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述烧结辅料的加入量与所述素坯的质量比为0.1～3:1。
6.根据权利要求1所述的高纯碳化硅制品的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊礼俊，邬妍佼，沈赟，徐斌，张碧盈，邬国平，谢方民，于明亮，洪于喆，程向前，熊兴涛，秦伟，姜建斌，任可杰，方友祥，王坚，杨连江，
申请(专利权)人：宁波伏尔肯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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