[发明专利]一种制备碳化硅的方法

说明书

本申请是申请号为200810107480.6母案的分案申请。该母案的申请日为2008年12月26日；发明名称为“一种制备碳化硅的方法”。

技术领域

本发明涉及一种制备碳化硅的方法，其使用有机硅组合物能够简单地并且以高生产率制备出高纯度碳化硅。

背景技术

碳化硅陶瓷在常温和高温条件下都是化学稳定的，高温条件下表现出优异的机械强度，因此作为高温材料被广泛应用。近些年，在半导体生产领域，具有优异热阻和抗蠕变性能的高纯碳化硅陶瓷烧结体已经开始用作为导电晶片的热处理或者痕量元素热扩散步骤中的板材(boards)、工艺管(process tubes)等。如果用于这些步骤的碳化硅材料包括杂质元素，那么这些杂质元素可能会在加热晶片的过程中进入晶片中，导致晶片的污染。因此，用于这些应用中的碳化硅材料应优选地具有尽可能高的纯度。

已知的生产碳化硅粉末的方法包括：艾奇逊法(Acheson)、二氧化硅还原法、和气相反应法。然而，使用Acheson法生产的碳化硅倾向于受到纯度低的问题，二氧化硅还原法则由于二氧化硅粉和碳化硅粉末的不均匀混合而存在均匀性问题，气相法则存在低生产率的问题。近年来，报道了一种使用硅金属合金作为起始原料的方法(参见专利文献1)，尽管这种方法能够在低温获得碳化硅，但是这种方法步骤复杂，包括在高压下进行反应。此外，也报道了一种通过将不含有碳-硅键的硅酸乙酯与有机化合物混合、然后加热混合物并反应来形成碳-硅键的方法(参见专利文献2和3)；但是产生的大量的分解产物意味着很难称这些方法具有高生产率。

此外，由于碳化硅通常具有耐烧结的性质，因此，获得具有所需形状和尺寸的碳化硅模制的制品远非那么简单。

专利文献1：US 2006/0171873A1

专利文献2：JP 11-171647A

专利文献3：JP 2006-256937A

发明内容

本发明的一个目标是解决上述常规方法中存在的问题，提供一种能够简单地并且以高生产率制备出高纯度碳化硅的制备方法。此外，本发明的另一个目标是提供一种能够简单地制备具有所需形状和尺寸的碳化硅模制的制品的制备方法。

为了解决上述问题，进行了深入的研究，本发明的发明人发现上述目标可以通过有机硅固化产物的矿化(mineralization)来解决，由此他们能够实现本发明。

换言之，本发明提供了一种制备碳化硅的方法，包括在非氧化气氛、在高于1500℃但不超过2600℃的温度下加热可固化有机硅组合物的固化产物。

根据本发明的制备方法，由于起始原料是有机硅组合物，能够在有机硅组合物阶段进行纯化，并且通过然后简单地热分解有机硅组合物，能够简单地并且以高生产率制备出高纯度碳化硅模制的制品。

此外，根据本发明的制备方法，通过首先制备具有所需形状和尺寸的有机硅模制的制品，然后简单加热(即煅烧)模制的制品，能相对容易地制备具有所需形状和尺寸的碳化硅。

附图说明

图1是显示实施例1中获得的黄绿色固体X-射线衍射图谱(a)和其峰值数据(b)以及β-碳化硅晶体的X-射线衍射图谱的峰值数据(c)的图(其中峰值数据图中的纵轴是对数的)。

具体实施方式

下面给出本发明更为详细的说明。在下述描述中，“室温”表示周围环境温度，其可能典型地在10～35℃范围内变化。

-可固化有机硅组合物-

对本发明方法中用作为起始原料的可固化有机硅组合物的固化机理并无特别限制，能使用任何固化类型的可固化有机硅组合物。实例包括可加成固化(addition-curable)、可紫外固化、可电子束固化以及可缩合固化(condensation-curable)的有机硅组合物。

根据组合物的固化机理，通过使用固化组合物的常规方法能获得可固化有机硅组合物的固化产物。在那些需要所需形状和尺寸的碳化硅模制的制品的情况下，组合物优选首先模制成型为具有所需尺寸的所需形状，然后固化获得固化产物。

在那些可固化有机硅组合物需要模制成型的情况下，所使用的模制成型方法能根据室温下组合物是固体还是液体，从铸模法(cast molding)、注塑成型法(injection molding)、挤出成型法(extrusion molding)以及类似方法中选择。在铸模法的情况下，组合物在室温下应为液体，更具体地，优选室温下其粘度为1～1,000,000mPa·s，更优选为10～300,000mPa·s。