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半导体“隐形王者”藏在碳化硅陶瓷里?湖南大学肖汉宁教授演讲内容抢先看

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2026.8.27 | 点击 659

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导读碳化硅陶瓷作为一种先进的陶瓷材料,凭借其卓越的性能,已经在半导体制造领域得到了广泛的应用、/div>

中国粉体网讯碳化硅因具有优异的力学、热学和化学性能,被广泛应用于工业领域。SiC材料主要分为单晶和陶瓷两类。碳化硅单晶材料属于第三代宽禁带半导体材料,SiC多晶材料就是碳化硅陶瓷、/p>


在单晶衬底领域,作为第三代半导体材料的代表,以碳化硅晶片为衬底制造的半导体器件,在新能源汽车?G通信、光伏储能、智能电网等领域展现出巨大的市场潜力、/p>


碳化硅陶瓷凭借优异的高温力学性能、耐磨性、耐腐蚀性及高导热率,在航空航天、能源化工、电子信息等领域展现出重要的应用价值,可用于制造高温热交换器、化工管道、半导体设备部件等。随着半导体技术的快速发展,对半导体材料的要求越来越高。碳化硅陶瓷作为一种先进的陶瓷材料,凭借其卓越的性能,已经在半导体制造领域得到了广泛的应用、/p>


碳化硅陶瓷的烧结方法


为了获得高强度、高可靠性的碳化硅陶瓷部件,有必要在成型和烧结过程中尽可能地减少坯体内的缺陷。碳化硅陶瓷中典型的加工缺陷是颗粒团聚和气孔,可以通过在成型和烧结过程中提高坯体致密度和微观结构均匀性来消除、/p>


由于碳化硅的强共价键特性和低自扩散系数,碳化硅陶瓷的烧结致密化非常困难。碳化硅陶瓷需要在极高的压力或温度下烧结,才能达到完全致密化。通过添加烧结助剂,可以降低烧结温度,改善碳化硅陶瓷的烧结工艺。为此,发展出了碳化硅陶瓷的反应烧结、无压烧结和重结晶烧结等烧结技术、/p>


碳化硅陶瓷在半导体领域中的应?/strong>


半导体制造设备元器件


碳化硅陶瓷是半导体制造设备元器件的关键材料。在晶圆制造过程中,碳化硅陶瓷可用于制造晶圆载具、腔体、炉管等关键部件。在晶体生长过程中,碳化硅陶瓷制成的反应腔体能够承受高温、腐蚀性气体的工作环境,保证晶体生长的质量。此外,碳化硅陶瓷还可应用在XY平台、聚焦环、基座、抛光板、真空吸盘、晶圆夹盘、炉管、搬运臂、悬臂桨、晶舟等、/p>


半导体器件封装领埞/strong>


在半导体器件封装中,碳化硅陶瓷可用于制造封装基板、热沉等重要构件。由于其出色的热传导性和低热膨胀系数,碳化硅陶瓷能够有效地将器件产生的大量热量迅速传导并散发出去,大幅提高了器件的可靠性和使用寿命。同时,碳化硅陶瓷良好的机械性能也使其成为理想的封装材料。例如,碳化硅陶瓷热沉能够以较低的热阻快速将功率器件产生的热量传导到外部散热系统,显著改善了器件的散热性能。而碳化硅陶瓷封装基板则具有良好的平面度和尺寸稳定性,确保了器件封装的可靠性、/p>


加工设备领域


在半导体设备制造中,碳化硅陶瓷广泛应用于制造各种加工工具和部件。其优异的机械性能、耐高温和耐腐蚀性使其成为理想的工艺设备材料。例如,碳化硅陶瓷可制成离子注入机、光刻机等设备中的离子注入源、电极、屏蔽罩等关键部件。这些部件在高等离子轰击、腐蚀性气体环境中长期工作,碳化硅陶瓷出色的抗磨损性和化学稳定性保证了设备的可靠运行。此外,碳化硅陶瓷还可用于制造半导体晶圆抛光盘、切割刀片等加工工具,为晶圆制造提供了坚固耐用的加工解决方案、/p>


碳化硅陶瓷凭借多元的烧结工艺与优异综合性能,现已深度赋能半导体产业的多个关键环节。在碳化硅陶瓷制备与产业化研究领域,湖南大学肖汉宁教授有着深厚的研究积累、/p>


2026?1?6日,中国粉体网将举办2026全国高纯碳化硅粉体制备技术及应用交流大会、strong>湖南大学肖汉宁教掇/strong>将受邀参会,围绔strong>“碳化硅陶瓷制备技术及其在半导体领域的应用“/strong>相关内容作专题分享。他将从碳化硅陶瓷的基本结构和性能特点入手介绍反应结合碳化硅、无压烧结碳化硅和再结晶碳化硅材料的制备技术、性能特点及典型产品的主要应用。最后还将阐述作为第三代半导体材料的碳化硅单晶的制备技术及其作为大功率器件(IGBT和MOSFET)衬底材料等在半导体领域的应用、/p>


肖汉宁简今/strong>


湖南大学二级教授,博士生导师,享受国务院政府特殊津贴专家。现任中国硅酸盐学会理事,湖南省硅酸盐学会理事长,中国机械工程学会材料分会副主任,中国电工技术学会电工陶瓷专业委员会副主任等。主要研究方向为:先进结构陶瓷、结?功能一体化陶瓷等。研究成果先后获得国家技术发明二等奖1项,省部科技进步一等奖1项、二等奖3项。在国内外学术期刊发表论?50多篇,获授权发明专利30多件,出版《高性能结构陶瓷及其应用》专?部和《材料工程基础》规划教?本、/p>



参考来源:

张文?超细碳化硅粉体表面改性及重结晶碳化硅陶瓷注浆成型研究

和娇娇等.浅析碳化硅陶瓷在半导体行业的应用与研究进屔/p>


(中国粉体网编辑整理/初末(/p>

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