中国粉体网讯  碳化硅作为第三代半导体，具有比硅更优异的电学性能和热学性能，成为制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一，SiC功率器件在新能源汽车、光伏发电、轨道交通、航空航天等领域得到了广泛的应用。

目前，用于SiC晶体生长的技术主要包括物理气相传输（PVT）法、高温化学气相沉积（HTCVD）法和顶部籽晶溶液生长（TSSG）法。

物理气相传输（PVT）法

制备碳化硅单晶的主流方法是物理气相传输法（PVT），由石英管腔体、发热体（感应线圈或石墨加热器）、石墨碳毡隔热材料、石墨坩埚、碳化硅籽晶、碳化硅粉体和高温测量温度计组成，其中碳化硅粉料位于石墨坩埚底部，籽晶固定在坩埚顶部。晶体生长工艺过程为：通过加热（感应或电阻式）使坩埚底部温度达到2100~2400℃，位于坩埚底部的碳化硅粉料在高温下进行分解并产生Si、Si2C和SiC2等气相物质，在腔体内部温度梯度和浓度梯度的作用下，气相物质被输送到温度较低的籽晶表面并逐步实现凝结成核，最终实现碳化硅晶体的生长。该方法的缺点是生长温度高，耗电量大，成本高；生长出的晶体缺陷较多，会影响器件的性能和使用寿命。

高温化学气相沉积（HTCVD）法

在高温化学气相沉积（HTCVD）法中，SiC籽晶放置在由石墨制成的坩埚中，硅烷与含碳前体气体作为原材料通过底部反应器连续不断地进入坩埚，随后硅烷直接热解成Si团簇，与含碳前体气体中的碳氢化合物发生反应，在籽晶下方形成SiC单晶。与PVT法相比，HTCVD法原材料纯度更高，在生长过程中可以准确地控制原材料的通入量、C/Si比和生长温度，因此可以制得更高质量的SiC晶体。另外，载气的直接热解会使HTCVD法具有比其他方法更高的能源效率，并且高速载气有助于热解得到的团簇到达SiC籽晶上，因此HTCVD法生长SiC晶体的速率比其他方法更快。

顶部籽晶溶液生长（TSSG）法

与PVT法和HTCVD法不同，顶部籽晶溶液生长法是一种特别的SiC晶体生长方法。TSSG法利用Si和C在高温溶液中的溶解和再结晶来实现SiC晶体的生长，与PVT法相比，TSSG法生长SiC单晶的温度更低，生长过程更接近热力学平衡，此外，TSSG法生长的SiC单晶还具备低缺陷、高度可调控性以及易于扩径等显著优势。这些特点使得TSSG法在理论上更容易获得高质量的SiC单晶。

该方法的优点是生长出的晶体缺陷密度低，晶体质量高，因其在液相中生长，生长温度较低，生长过程耗电量低、成本较低；存在的问题主要是难以实现大直径、长时间持续生长。

2026年5月28日，中国粉体网将在安徽合肥举办“第三代半导体SiC晶体生长及晶圆加工技术研讨会”。届时，齐鲁工业大学教授张福生将带来题为《大尺寸碳化硅单晶近自由态生长方法研究》的报告。针对传统物理气相传输法生长碳化硅单晶时出现的边缘生长过快、易产生杂晶与热应力等问题，他提出了一种“近自由态生长方法”，为获得高质量、大尺寸碳化硅单晶，降低生产成本提供了新思路。

参考来源：

李昊楠.利用顶部籽晶溶液生长法制备碳化硅晶体的研究

杨皓等.碳化硅单晶制备方法及缺陷控制研究进展

（中国粉体网编辑整理/初末）

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