天岳的該發(fā)明采用兩次合成法，克服了單次反應(yīng)不完全、不均勻的缺點，不僅可以使得初次合成時剩余碳和硅的單質(zhì)完全反應(yīng)，且可以采用二次合成時的高溫有效取出碳粉和硅粉中攜帶的大部分雜質(zhì)元素。

集微網(wǎng)消息，前不久華為旗下的哈勃科技投資了以碳化硅為主要業(yè)務(wù)的山東天岳公司，并占股10%，由此可見華為正在積極布局以碳化硅為代表的新一代半導(dǎo)體技術(shù)。

碳化硅作為當(dāng)前炙手可熱的半導(dǎo)體材料，具有禁帶寬度大、擊穿場強高、熱導(dǎo)率大，穩(wěn)定性高等優(yōu)點，正在逐步應(yīng)用于大功率高頻電子器件、半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED），以及諸如5G通訊、物聯(lián)網(wǎng)等微波通訊領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。在實際的工業(yè)化生產(chǎn)過程中，碳化硅粉料的純度在升華法生長半導(dǎo)體碳化硅單晶時具有重要作用，直接影響著生長單晶的結(jié)晶質(zhì)量和電學(xué)性質(zhì)。當(dāng)前碳化硅粉料的合成方法主要包括有機合成法、自蔓延法和Acheson法，這三種方法都存在雜質(zhì)含量較多、處理過程復(fù)雜等問題，因此如何改進現(xiàn)有方法的缺陷成為行業(yè)內(nèi)競相研究的熱點。

早在2008年6月4日，山東天岳公司團隊就提供了一項名為“用于半導(dǎo)體單晶生長的高純碳化硅粉的人工合成方法”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?00810016665.6），申請人為山東大學(xué)。

此專利主要針對傳統(tǒng)Acheson法合成碳化硅粉料存在的不足，提供了一種能夠得到高產(chǎn)率的用于半導(dǎo)體單晶生長的高純度碳化硅粉的人工合成方法。

首先按照摩爾比1：1比例取出濃度大于99.9%，粒度小于500微米的硅粉和碳粉，然后進行兩次合成。在初次合成步驟中，將所取硅粉和碳粉混合均勻放入坩堝中，再將坩堝置于中頻感應(yīng)加熱爐，并對加熱爐的生長室抽真空，除去其中的氧氣和氮氣，同時將溫度升高至1000攝氏度。然后向生長室中充入高純度的氬氣、氦氣和氫氣的混合氣體，加熱至1500攝氏度，保持反應(yīng)時間15分鐘，而后降至室溫，最后將反應(yīng)后的產(chǎn)物中大于1厘米的團聚物碾成小于1毫米的粉末。

在二次合成步驟中，將上述產(chǎn)物粉末混合均勻重新放入坩堝，并將坩堝再次置于中頻感應(yīng)加熱爐，抽真空環(huán)境，升高溫度到1000攝氏度，通入氬氣、氦氣和氫氣的混合氣體。然后升高溫度到1600攝氏度到2000攝氏度，保持反應(yīng)合成時間2小時到10小時，再降至室溫。通過這兩步即可以得到粒度小于20微米的適用于半導(dǎo)體碳化硅硅單晶生長的高純碳化硅粉，采用粉末衍射法（XRD）對初次合成和二次合成產(chǎn)物進行物相分析，得到的XRD如圖1所示，通過分析可以發(fā)現(xiàn)初次合成粉末有硅和碳的單質(zhì)剩余，而二次合成則可以使得反應(yīng)更加完全，得到純度更高的碳化硅。

圖1 初次合成和二次合成產(chǎn)物的XRD圖

本發(fā)明采用兩次合成法，克服了單次反應(yīng)不完全、不均勻的缺點，不僅可以使得初次合成時剩余碳和硅的單質(zhì)完全反應(yīng)，且可以采用二次合成時的高溫有效取出碳粉和硅粉中攜帶的大部分雜質(zhì)元素。在第一次合成時大部分碳和硅已經(jīng)反應(yīng)生成了碳化硅，不會導(dǎo)致高溫硅的損失，保證合成產(chǎn)率的基礎(chǔ)上，使得合成粉料的純度得到了提高。

在未來要應(yīng)用高頻、大功率的射頻微波和其他相關(guān)領(lǐng)域，碳化硅以其優(yōu)勢占據(jù)重要地位，相信隨著國內(nèi)優(yōu)秀的半導(dǎo)體公司不斷涌現(xiàn)，我國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一定能夠持續(xù)創(chuàng)新和突破，實現(xiàn)我國科技硬實力的穩(wěn)步提升。