T/CIET 1279-2025 碳化硅单晶生长技术规范 物理气相传输法（PVT）

T/CIET 1279-2025《碳化硅单晶生长技术规范 物理气相传输法(PVT)》主要内容总结

​​1. 范围​​

• 适用于PVT法生长碳化硅单晶的工艺、设备、材料及质量控制，涵盖晶型（如4H-SiC、6H-SiC等）和尺寸范围。

​​2. 规范性引用文件​​

• 引用GB/T 14264-2024《半导体材料术语》中的相关定义。

​​3. 术语和定义​​

• ​​PVT法​​：高温（>2300℃）下SiC原料升华，气相传输至籽晶沉积生长单晶。
• ​​籽晶​​：决定晶体晶向的小单晶（如4H-SiC籽晶生长4H-SiC单晶）。
• ​​多型​​：SiC的晶型分类（如6H、4H、15R）。
• ​​微管（MP）​​：沿c轴的中空管道缺陷。
• ​​碳包裹体​​：碳原子团簇杂质。

​​4. 工艺原理​​

• ​​升华与传输​​：SiC粉料在2000–2300℃升华为Si/Si₂C/SiC₂等气相，通过温度梯度（30–60℃/cm）传输至低温区籽晶表面沉积。
• ​​关键参数​​：温度梯度、压力（0.1–1 kPa）、籽晶位置、生长速率（0.2–0.5 mm/h）。

​​5. 设备要求​​

• ​​单晶生长炉​​：
  • 温度控制精度±1℃或功率±0.01 kW，真空度≤5×10⁻⁵ Pa。
  • 加热均匀性±20℃，压力控制精度±1%量程。
• ​​石墨坩埚​​：纯度≥99.999%，设计需优化气相传输路径。
• ​​气体系统​​：惰性气体（Ar/N₂）纯度≥99.999%，流量控制±1 sccm。
• ​​测温系统​​：光学测温精度±5℃，多测点监控。
• ​​真空系统​​：高真空（10⁻⁵–10⁻³ Pa）精度±10⁻⁶ Pa，生长压力（100–1000 Pa）精度±0.3 Pa。

​​6. 工艺过程​​

• ​​原材料准备​​：SiC粉料纯度≥99.999%，粒度均匀，清洗干燥后装填。
• ​​籽晶处理​​：选择匹配晶型（如4H-SiC），清洗抛光后固定于坩埚顶部。
• ​​设备组装​​：确保坩埚、籽晶夹具密封性，调试真空/加热/气体系统。
• ​​生长阶段​​：
  • ​​升温​​：抽真空至≤10 Pa，以5–20℃/min升温，高压Ar（10–80 kPa）抑制3C-SiC生成。
  • ​​生长​​：维持2000–2300℃，压力0.1–1 kPa，生长速率0.2–0.5 mm/h。
  • ​​降温​​：速率1–10℃/min，Ar保护至500℃以下取出晶体。
• ​​后处理​​：切片检测晶型（拉曼散射）、位错密度（腐蚀+显微镜）、微管密度等。

​​7. 质量控制​​

• ​​过程监控​​：实时记录温度/压力/流量，定期维护设备，原材料/籽晶全检。
• ​​成品检测​​：
  • ​​全检​​：表面缺陷、电阻率。
  • ​​抽检​​：晶型、位错密度（目标≤10⁴ cm⁻²）、微管密度（目标≤1 cm⁻²）。
• ​​不合格品处理​​：分析原因（如工艺偏差），降级使用或报废。

​​8. 安全与环保​​

• ​​安全操作​​：培训上岗，配备防护装备，异常停机检修。
• ​​废气处理​​：CO/CO₂/Si氧化物需达标排放。
• ​​废渣处理​​：分类收集石墨坩埚残渣、SiC废料，按环保法规处置。

​​其他信息​​

• ​​发布单位​​：中国国际经济技术合作促进会。
• ​​起草单位​​：博雅新材料、烁科晶体等企业及研究院。
• ​​首次发布​​：2025年5月14日实施。

​​核心目标​​：规范PVT法生长高质量SiC单晶的工艺及设备要求，确保晶体低缺陷（位错、微管）、高纯度，适用于半导体衬底等高端应用。

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