导体材料是近年来全球发展最快的新材料之一，是一类具有半导体性能、可用于制作半导体器件和集成电路的电子材料。硅晶圆作为制造半导体器件的关键性材料，经晶圆制备、切割、封装等工序，广泛应用于集成电路产业和光伏产业。国家能源局《能源技术创新“十三五”规划》强调“重点研发超微碳化硅粉体”；《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020 年)》强调“将碳化硅列为新一代信息功能材料及器件的优先主题”。由此可知，碳化硅的发展对推动我国相关产业实现技术跨越、增强国际竞争力、保持社会经济可持续发展均起着重要作用。
目前我国碳化硅企业200多家，每年生产能力220吨，加工制砂、微粉生产企业300多家，每年生产能力200多万吨。另外约三分之一的冶炼企业有加工制砂微粉生产线，同时不少企业开始进行砂浆回收。而国内市场对碳化硅的需求仅为70万吨，主要用于低附加值的磨料磨具、耐火材料领域。碳化硅年出口量约为30万吨，因此我国碳化硅行业目前面临产能过剩，新设备、新厂区开工不足的局面。国内高端领域市场如硅晶圆切割专用碳化硅微粉的应用尚处于发展初期对碳化硅的市场还未完全打开。
Ф300mm硅晶圆半导体材是芯片的原材料，而且能够切割这么大的硅晶圆所需的GC#2000碳化硅要求特别严格，在材料中应该突出；本成果按《GB/T 3045－2003普通磨料碳化硅化学分析方法》对粗碎后的碳化硅结晶颗粒进行碳化硅纯度检测，使用PＲ－A型普通磨料球磨韧性测定装置对不同纯度的结晶颗粒进行球磨韧性测试。实现了雷蒙磨粉碎工艺优化，改变硅微粉颗粒表面特性，降低硅微粉颗粒破碎强度，增加粉碎过程中硅微粉颗粒分散性、可磨性及破碎概率，改善粒径分布。粉碎过程中，加入0.01%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的硅微粉助磨剂，确定助磨剂的最佳剂量，进而降低新生碳化硅微粉表面能，降低碳化硅微粉破碎应力，提高破碎效率。通过控制雷蒙磨粉碎过程中入料尺寸、入料量、磨辊转速及磨辊形状等参数，保证碳化硅微粉品质前提下，制备不同球形度碳化硅微粉，实现了碳化硅微粉形貌控制。本成果能推动脱高端硅晶圆切割用碳化硅微粉大部分依赖进口的局面，降低晶硅片的切割成本，拓展国内高端领域市场如硅晶圆切割专用碳化硅微粉的应用市场，为促进超微粉碳化硅在半导体材料切割领域的发展应用能发挥关键作用。
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成果介绍
科技计划：
成果形式：新技术、新材料
合作方式：技术转让、技术开发、技术服务
参与活动：
2022年高校院所服务苏北五市产学研合作对接活动
专利情况：
未申请专利
成果简介
成果概况
导体材料是近年来全球发展最快的新材料之一，是一类具有半导体性能、可用于制作半导体器件和集成电路的电子材料。硅晶圆作为制造半导体器件的关键性材料，经晶圆制备、切割、封装等工序，广泛应用于集成电路产业和光伏产业。国家能源局《能源技术创新“十三五”规划》强调“重点研发超微碳化硅粉体”；《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020 年)》强调“将碳化硅列为新一代信息功能材料及器件的优先主题”。由此可知，碳化硅的发展对推动我国相关产业实现技术跨越、增强国际竞争力、保持社会经济可持续发展均起着重要作用。
目前我国碳化硅企业200多家，每年生产能力220吨，加工制砂、微粉生产企业300多家，每年生产能力200多万吨。另外约三分之一的冶炼企业有加工制砂微粉生产线，同时不少企业开始进行砂浆回收。而国内市场对碳化硅的需求仅为70万吨，主要用于低附加值的磨料磨具、耐火材料领域。碳化硅年出口量约为30万吨，因此我国碳化硅行业目前面临产能过剩，新设备、新厂区开工不足的局面。国内高端领域市场如硅晶圆切割专用碳化硅微粉的应用尚处于发展初期对碳化硅的市场还未完全打开。
Ф300mm硅晶圆半导体材是芯片的原材料，而且能够切割这么大的硅晶圆所需的GC#2000碳化硅要求特别严格，在材料中应该突出；本成果按《GB/T 3045－2003普通磨料碳化硅化学分析方法》对粗碎后的碳化硅结晶颗粒进行碳化硅纯度检测，使用PＲ－A型普通磨料球磨韧性测定装置对不同纯度的结晶颗粒进行球磨韧性测试。实现了雷蒙磨粉碎工艺优化，改变硅微粉颗粒表面特性，降低硅微粉颗粒破碎强度，增加粉碎过程中硅微粉颗粒分散性、可磨性及破碎概率，改善粒径分布。粉碎过程中，加入0.01%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的硅微粉助磨剂，确定助磨剂的最佳剂量，进而降低新生碳化硅微粉表面能，降低碳化硅微粉破碎应力，提高破碎效率。通过控制雷蒙磨粉碎过程中入料尺寸、入料量、磨辊转速及磨辊形状等参数，保证碳化硅微粉品质前提下，制备不同球形度碳化硅微粉，实现了碳化硅微粉形貌控制。本成果能推动脱高端硅晶圆切割用碳化硅微粉大部分依赖进口的局面，降低晶硅片的切割成本，拓展国内高端领域市场如硅晶圆切割专用碳化硅微粉的应用市场，为促进超微粉碳化硅在半导体材料切割领域的发展应用能发挥关键作用。
创新要点
本成果采用碳化硅表面改性技术降低雷蒙磨粉碎过程中碳化硅微粉破碎应力，并采用碳化硅微粉形貌控制技术制备不同球形度碳化硅微粉，能降低新生碳化硅微粉表面能，提高碳化硅颗粒破碎效率，制备高品质-低球形度碳化硅微粉。
1) 雷蒙磨粉碎过程中采用碳化硅表面改性技术，降低新生碳化硅微粉表面能，进而降低碳化硅微粉破碎应力，提高破碎效率。
2) 控制雷蒙磨粉碎过程中入料尺寸、入料量、磨辊转速及磨辊形状等参数，保证碳化硅微粉品质前提下，制备不同球形度碳化硅微粉。
主要技术指标
本成果采用碳化硅表面改性技术，降低新生碳化硅微粉表面能，进而降低碳化硅微粉破碎应力，提高破碎效率。保证碳化硅微粉品质前提下，制备不同球形度碳化硅微粉，项目投产后预计年产硅晶圆用碳化硅微粉5000吨，实现年新增产值3000万元。
2）社会效益
本成果将有效实现在硅晶圆半导体用超微碳化硅粉体制备中提高碳化硅颗粒破碎效率，制备高品质-低球形度碳化硅微粉。本成果能够降低了能源消耗与环境污染，符合低碳减排可持续发展的基本国策，对保持生态环境平衡具有一定的积极作用。因此，本成果的社会效益是十分巨大的。
其他说明
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