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国晶新材:磨剑十年,铸就中国热解氮化硼产业领航者
2021年07月06日 发布 分类:企业专访 点击量:137
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热解氮化硼(PBN)是一种通过化学气相沉积法(CVD)经高温热解反应制备获得的六方氮化硼,其主要特点是纯度非常高,可以达到99.99%以上。

这种先进材料具有优异性能,它在高温、高真空条件下,由氨和硼的卤化物反应沉积而成。既可以沉积成PBN薄板材料,经机械加工成各种片、环、杆等产品,也可以直接沉积成坩埚、舟等薄壁容器,还可以沉积成薄膜,通过涂层对其它材料进行改性。它与普通的热压氮化硼不同,不必经过传统的热压烧结过程,不添加任何烧结剂,因此获得的产品具有以下显著特点:

1)无毒、无味;

2)高纯度,纯度>99.999%;

3)高绝缘,电阻率>10E15Ω.CM

4)高导热,并具有优异的各向异性

5)耐高温,真空环境理论升华点>2700℃

6)化学惰性,抗腐蚀;与大多数熔融金属、半导体及其化合物不反应;

7)抗热震性能良好,2000℃投入水中未见裂纹;

8)表面光滑,无气孔,与大多数半导体熔体不湿润。

PBN性能优异,但由于其制备过程复杂漫长、价格贵比黄金,前期仅应用于高纯化合物半导体晶体生长和部分军工器件等小众领域。近年来,伴随着PBN的技术进步和成本降低,并恰逢半导体行业的蓬勃发展,催生了更加丰富的市场需求,如新型光电显示面板蒸镀、太阳能薄膜蒸镀、半导体分子束外延、半导体刻蚀等领域需求均实现快速增长。

分子束外延技术原理图

注:分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,简称MBE):它是在超高真空的条件下,把一定比例的构成晶体的各个组分和掺杂原子(分子)以一定的热运动速度喷射到热衬底表面来进行晶体生长的技术。热解氮化硼用作生长晶体的坩埚,这种超高真空、高温的环境对材料要求极为苛刻。

由于PBN制备技术门槛高,产品高端应用前期被国外垄断,国内涉足这个领域的企业不多,其中山东国晶新材料有限公司是国内最早进行PBN沉积技术研发并实现产业化的企业之一,小编近期实地拜访了该企业,并近距离参观了热解氮化硼CVD产线。

w88官网app总经理孙柯(左)、国晶总经理刘汝强、w88官网app编辑吉纯(右)

山东国晶新材料有限公司成立于2011年,属于山东禹王集团在新材料领域的产业布局,是一家集化学气相沉积技术、单晶生长技术、碳/碳复合材料制备技术的研究、开发、生产为一体的高新企业,拥有山东省中日新型氮化硼制品热解技术合作研究中心、特种陶瓷及复合材料工程实验室两大先进研发中心。

国晶的主要产品为热解氮化硼、热解石墨坩埚、碳化钽、碳化硅、碳/碳复合材料产品等,广泛地应用在半导体光电子、微电子、MBE、太阳能光伏、粉末冶金等众多领域。国晶的主要生产设备均为自主设计制造,现有69条CVD和CVI生产线,产能和市场占有率均处于行业领先水平。

国晶热解氮化硼产品实物图

PBN板材与绝缘件

热解氮化硼坩埚系列

国晶新材刘汝强总经理透露,十年前,PBN等产品全部需要进口,现如今在中国市场已看不到国外品牌的影子。国晶新材PBN的发展,代表着国产半导体精密陶瓷材料打破国外垄断,奋力有为的一个缩影。

刘汝强还介绍,国晶新材军工资质齐全,先后承担了多个装备预研和军品配套项目,成功实现军用PBN材料的国产化替代,并主持起草了《微波电子管用氮化硼陶瓷规范》国家军用标准,打破了美国对我国军用PBN材料的封锁,为中国制空权、制海权的装备发展和国防安全做出了贡献。

国晶历时10年的时间,长期投入、持续改进,目前技术业已成熟,达到了国内行业领先,拥有自主的知识产权和专有技术,并与中科院、国防科技大学、西北工业大学等国内多家科研单位建立了良好的合作关系。

刘汝强说,国晶新材新一阶段的任务,就是着眼于半导体客户需求,由提供材料向提供材料方案转型,突破材料复合的技术,发挥材料特性,以更好地服务半导体行业,向着推动材料变革,引领行业进步的方向前进。

作为全球电子产品制造大国,我国半导体需求量稳步上升,已成为全球半导体市场增长的主要动力,而经过国家这几年政策上的大力推行,目前半导体行业发展已进入快车道,一派欣欣向荣。而热解氮化硼作为半导体产业链中不可或缺的特种新材料,乘着这场东风,无疑也正面临着最佳的发展时机,国晶经多年的沉淀积累,始终走在技术开拓创新的前沿,也将继续作为热解氮化硼产业的领航者,为半导体产业的全面国产化提供一份中坚力量。

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