中国粉体网讯攻坚SiC“中国芯”，决战“材料纯度”制高点、/strong>
碳化?SiC)，凭借其优异的电、热性能如宽带隙、高击穿电压、高导热能力、大饱和电子漂移速率，被视作第三代半导体材料中的代表之一，已在现代电力电子器件领域有着诸多应用、/p>
目前，为应对下游行业对SiC衬底材料大尺寸、高质量、低成本的要求，物理气相输运?PVT?业已成为主流制备SiC晶圆的选择、/p>
碳化硅产业链
SiC粉的纯度会直接影响PVT法生长SiC单晶质量和性能，而制备SiC粉的原料为高纯Si粉和高纯C粉，C粉的纯度将直接影响SiC粉的纯度。碳粉生产中使用的原料通常包括鳞片石墨、石油焦和微晶石墨。石墨纯度越高，使用价值越高、/p>
半导体级碳化硅单晶用超高纯石墨粉
杂质元素含量要求
目前，第三代半导体SiC合成用超高纯石墨粉提纯技术主要分为化学法和物理法两大类、strong>化学提纯方法包括碱酸法、氢氟酸法和氯化焙烧法等，物理提纯方法包括浮选和高温提纯、/strong>化学方法具有成本低、除杂效率高且能耗小的优点，但在实际操作中可能会对石墨材料造成一定程度的损耗，并可能引发环境污染问题。物理提纯法虽然环境更加环保，但提纯效率不稳定，适用范围也较为有限、/p>
来源：顶立科技
随着半导体行业的迅猛发展，一种结合了物理与化学提纯优势的新技术—–strong>物化提纯泔/strong>应运而生。该方法在真空环境下对石墨粉进行高温加热，通过提高真空度使杂质在达到其饱和蒸气压后挥发出去，同时利用卤素气体将难挥发的氧化物转变为低沸点的卤化物，从而实现高效提纯、/p>
国之砝码：以高温纯化装备实现纯度跃升，夯实SiC产业自主根基、/strong>
目前我国第三代半导体SiC合成用超高纯石墨粉依赖进口、面临“卡脖子”风险，研发国产化高温纯化装备及工艺意义重大、/p>
中国五矿王炯辉科研团队突破行业传统设计，联合业内领先装备制造企业自主研制开叐strong>连续式石墨纯化工艺及装备，通过物理化学提纯、低温高温连续提纯、超高真空提纯等多种技术组合的梯次提纯，将石墨纯度?5%提升?9.99995%以上、/p>
山西中电科电子装备有限公司隶属于中国电子科技集团有限公司旗下中电科电子装备集团有限公司，是国家级专精特新“小巨人”企业、国家第三代半导体技术创新中?山西) 共建单位。公司多年来依托“装?工艺+服务”的运营模式，重点围绕半导体、新能源等国家重要领域所需高纯石墨、先进碳基材料，开展关键核心装备研发制造及工艺技术研究、/p>
综合考虑各种提纯方式的特点，公司提出高温纯化装备按功能进行模块化设计，包括炉体组件、加热系统、保温系统、真空系统、工艺气体调控系统、电气控制系统及尾气处理系统、/strong>整个纯化工艺严格按照控制条件进行，包括抽真空、加热、恒温、充气、再抽真空和冷却等步骤。在抽真空阶段，需要将炉内压力降至最低，以减少空气残留，防止炉内产品及加热元件的氧化。加热阶段则需控制升温速率，防止温度骤增对加热元件和石墨粉造成损害。为了确保杂质的有效去除，在恒温纯化阶段，温度需控制在恒定值。在此过程中，需通入工艺气体及保护气体，如二氟一氯甲烷等。纯化完成后，需彻底抽出炉内的卤素气体，为后续步骤做好准备。在降温阶段，同样需要控制降温速度，以防温度变化过快导致加热器和产品的损伤、/p>
高温纯化装备示意国/p>
经过多次试验验证，目前该设备能够高效去除石墨粉中的金属和非金属杂质，处理后的第三代半导体SiC合成用超高纯石墨粉的纯度可稳定控制在0.5×10-6以下，完全满足行业对超高纯石墨粉的严格要求、/p>
小结
超高纯石墨粉是第三代半导体SiC合成的关键耗材，自主研发与之配套的高温纯化装备与工艺，是破除材料瓶颈、保障产业战略安全的必然选择、/p>
参考资料：
杨静?第三代半导体 SiC 合成用超高纯石墨粉高温纯化装备及工艺研究
龙振?第三代半导体生产应用“四高两涂”碳基材料的技术现犵/p>
新华网、山西中电科电子装备有限公司官网
（中国粉体网编辑整理/黑金（/p>
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