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硅碳棒中微量杂质对产品性能影响的例子

2026-04-22 11:21:42     点击:

       从表可以看出,使用无烟煤碳化硅制备出的氮化硅结合硅碳棒相比于石油焦硅碳棒,除了体积密度、常温抗折强度和热震性要好一些外,其抗氧化、抗碱侵蚀、抗冰晶石侵蚀等性能均劣于石油焦硅碳棒。造成这一差别的原因,是因为无烟煤碳化硅颗粒具有较多的Fe元素,该元素在硅碳棒氮化过程中起到催化作用,导致硅碳棒中更多的氮化硅的生成,在性能指标上表现为显气孔率低、体积密度高、常温抗折强度高、热震后强度变化率小等特征。但因为杂质含量高,其抗氧化和抗介质侵蚀性能要比石油焦硅碳棒差。关于硅碳棒中微量杂质对产品性能影响的例子,还可以举出高炉用硅碳棒。如图2所示,在高炉炼铁工艺中耐火硅碳棒在400-600℃下遇到强烈CO气氛时,由于CO的分解,游离C就会沉积在硅碳棒铁点的周围,使硅碳棒崩解损坏。降低耐火材料的显气孔率及铁含量,可以增强抵抗CO的侵蚀能力。但依据普通化学分析方法只能测定硅碳棒中千分含量的Fe元素等杂质含量,不能有效评价产品的性能,而通过辉光放电质谱法来测定硅碳棒微量的Fe元素等杂质含量,可以检测至为千万分含量,不失为一种有效质量评价的方法。对几种高纯碳化硅样品的检测结果用辉光放电质谱法对5,6,7“高纯碳化硅样品微量杂质含量的检测结果列于表7。从表7可以看出以下情况:

       (1)石油焦碳化硅微粉(3“样品)经过酸碱反复清洗、提纯后得到的高纯样品(5样品),除了Al元素以外,其他杂质总量不超过200x10-,尤其是Fe含量从3200x10-显著降低到64x10-,Al元素的含量虽然有所减少,但依然处于高位。造成Fe元素与Al元素差异显著的原因,可能是Al元素在碳化硅中多以A1203,AlN等形式存在,酸碱清洗并不能有效地除去这些组分。

       (2)制备晶舟用高纯碳化硅原料(6“样品),主要杂质总量小于200x10-,其中Al,Fe两种主要杂质含量分别为78x10-,20x10-,对晶圆危害较大的B,Ti含量分别为7.2x10-,3.8x10-0晶舟是芯片制造过程中晶圆处理工序用到的关键核心部件,除了要求材料具备高致密度、高强度外,对于材料的纯度要求较高。专利中声称碳化硅晶舟的纯度在99.982%一99.991%之间。辉光放电质谱法对该碳化硅原料的分析结果表明,其纯度符合用作制作晶舟等高纯度硅碳棒的要求。

      (3)重结晶碳化硅烧结炉石墨腔体上沉积的碳化硅晶片(7#样品),Al元素的含量为1400x10-,其他杂质元素含量合计不足100x10-,Fe元素的含量只有1.4x10-0。http://www.zbqunqiang.cn/

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