ICS29.045 CCS TCIET Q 44 团体 标准 T/CIET 1279—2025 碳化硅单晶生长技术规范 物理气相传输 法（PVT） Technical specification for silicon carbide single crystal growth —Physical vapor transport method (PVT) 2025 - 05 - 14发布 2025 - 05 - 14实施 中国国际经济技术合作促进会 发布 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/CIET 1279 —2025 I 目次 前言 ................................ ................................ ................. II 1 范围 ................................ ................................ ............... 1 2 规范性引用文件 ................................ ................................ ..... 1 3 术语和定义 ................................ ................................ ......... 1 4 工艺原理 ................................ ................................ ........... 2 5 设备要求 ................................ ................................ ........... 2 6 工艺过程 ................................ ................................ ........... 3 7 质量控制 ................................ ................................ ........... 4 8 安全与环保 ................................ ................................ ......... 5 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/CIET 1279 —2025 II 前言 本文件按照 GB/T 1.1 —2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国国际经济技术合作促进会标准化工作委员会提出。 本文件由中国国际经济技术合作促进会归口归口。 本文件起草单位： 眉山博雅新材料股份有限公司、苏州清橙半导体科技有限公司、山西烁科晶体有 限公司、江苏超芯星半导体有限公司 、通标中研标准化技术研究院 （北京）有限公司 、途邦认证有限公 司。 本文件主要起草人： 王宇、陈鹏飞、侯晓蕊、袁振洲、袁丽、雷沛、顾鹏、刘西洋、陈颖超 、刘岩、 吴永利、汪贤峰、冀云 、徐敬铭、包瑾、祝焕新 。 本文件首次发布。 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/CIET 1279 —2025 1 碳化硅单晶生长技术规范 物理气相传输法（ PVT） 1 范围 本文件规定了碳化硅单晶生长物理气相传输法（ PVT）的工艺原理、设备要求、工艺过程、质量控 制、安全与环保等内容。 本文件适用于采用 PVT法生长碳化硅单晶的工艺过程、设备、材料、质量控制等相关技术要求，明 确所涵盖的碳化硅单晶的晶型、尺寸范围等。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T 14264 —2024 半导体材料术语 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 碳化硅物理气相传输法 SiC physical vapor transport ；PVT 在2300 ℃高温以上，通过 SiC原料在高温下的升华，在 SiC籽晶上大面积生长高质量的碳化硅晶锭 的方法。 [来源 GB/T 14264 —2024，4.11] 籽晶 seed crystal 具有与所生长目标晶体相同晶相的小单晶体。 注： 用不同晶向的籽晶做晶种，将会获得不同晶向的单晶，在单晶生长中决定着最终晶体的晶向。 [来源 GB/T 14264 —2024，3.242] 温度梯度 temperature gradient 在生长腔内，单位长度上的温度变化值，通常用℃ /cm表示，是控制气相物质传输方向和速率的重 要参数。 生长速率 growth rate 单位时间内碳化硅单晶在特定方向上生长的厚度，常用单位为 mm/h。 多型 polymorph 包括单质或化合物的物质，当其晶体结构中的结构单位层相同，但结构单位层之间的堆垛顺序或重 复方式不同时，形成的若干种不同结构晶体的现象。 注： 最常见的多型式根据拉姆斯代尔的建议命名的，如 6H给出了一个周期性叠加序列的层数（ 2，3，4…）和生成的 晶体的对称性（ H为六角形， R为菱形），如 SiC多型由6H、4H、15R。 [来源 GB/T 14264 —2024，3.91] 微管 micropipe ；MP 全国团体标准信息平台 T/CIET 1279 —2025 2 碳化硅单晶中沿 c轴方向延伸且径向尺寸为微米级的中空管道。 [来源 GB/T 14264 —2024，5.22] 碳包裹体 carbon inclusion 碳化硅及金刚石单晶中存在的由碳（ C）元素组成的固相原子团簇或小颗粒体。 [来源 GB/T 14264 —2024，5.17] 4 工艺原理 PVT法基于碳化硅的升华特性，在高温下（通常为 2000 ℃～2300 ℃），碳化硅 原材料（如碳化硅 粉料）发生升华分解，主要生成 Si、Si2C、SiC2等气相成分。由于生长腔内存在温度梯度，这些气相成 分从高温区（ 原材料所在位置）向低温区（籽晶所在位置）传输。当气相物质到达籽晶表面时，在籽晶 的诱导下，按照籽晶的晶体结构进行原子沉积，逐渐生长出与籽晶同类型的碳化硅单晶。整个过程中， 温度梯度、生长压力、 原材料与籽晶的相对位置等因素共同影响着气相物质的传输和晶体的生长质量。 5 设备要求 单晶生长炉 5.1.1 应具备精确的温度控制能力或功率控制能力，温度控制精度达到± 1 ℃，或功率控制精度在 ± 0.01 kW，以确保生长过程中的温度稳定性，满足碳化硅单晶生长对高温环境的严格要求。 5.1.2 生长腔室应具有良好的真空密封性能，能够达到 ≤5×10-5 Pa的真空度，减少外界杂质对生长 过程的干扰。 5.1.3 配备可靠的加热系统， 能够在短时间内将生长腔室加热至所需的高温， 并具备均匀的加热效果， 保证生长腔内温度分布均匀性在± 20 ℃以内。 5.1.4 具备温度梯度调节装置， 可根据生长工艺要求灵活调整温度梯度， 范围为 30 ℃/cm～60 ℃/cm。 5.1.5 安装有压力控制设备， 能够精确控制生长腔内的压力， 压力控制精度应优于量程最低值的 ±1%， 满足不同生长阶段对压力的需求。 石墨坩埚 5.2.1 石墨坩埚应采用高纯度、高密度的等静压石墨材料制成，纯度不低 于99.999%，以保证在高温 下的化学稳定性和机械强度，减少杂质的引入。 5.2.2 坩埚的设计应符合碳化硅单晶生长的特点，能够有效引导气相物质的传输，同时避免气相物质 逆流造成 原材料表面的固化。可在坩埚内适当添加石墨块等结构来优化气相传输路径。 5.2.3 配套的石墨支撑、籽晶夹具等配件也应采用高质量等静压石墨材料，确保在高温环境下的稳定 性和可靠性，且与坩埚之间的配合精度应满足生长工艺要求，防止因接触不良导致的热传导不均匀或籽 晶位置偏移。 气体供应与控制系统 5.3.1 提供稳定的惰性气体（如氩气、氮气）气源，气体纯度应达到 99.999%以上，用于保护生长环 境，防止碳化硅在高温下与空气中的氧气等杂质发生反应；此外，部分气体参与反应以获得想要电学性 能范围晶体。 5.3.2 具备精确的气体流量控制装置，能够根据生长工艺要求准确调节气体流量，流量控制精度为± 1 sccm（标准立方厘米每分钟），确保生长腔内气体氛围的稳定性。 5.3.3 安装有气体压力监测设备，实时监测气体供应系统的压力，保证气体供应的连续性和稳定性， 压力异常时应能及时报警并采取相应的保护措施。 温度测量与监控系统 5.4.1 采用非接触的光学测量 等高精度温度测量仪器，在生长腔内不同位置布置多个测温点，实时监 测生长腔内的温度分布情况，温度测量精度达到 5 ℃。 5.4.2