炭化ケイ素（SiC）粉末 は、第三世代半導体結晶成長の重要な上流材料です。その純度、粒子形態、揮発挙動は、昇華速度の安定性、欠陥形成、および6～12インチウェーハの全体的な結晶品質に直接影響します。今日、業界では2つの主要な合成ルートが主流です。化学気相成長法（CVD） と従来のアチソンSi+C固相反応です。このレビューでは、それらのメカニズム、粉末特性、長結晶適合性、および将来の進化傾向について技術的な比較を行います。
1200～1600℃で高純度シラン（SiH₄）と炭化水素（CH₄/C₂H₂）を使用する気相反応。
主な特徴：
• 完全な気相メカニズムにより、不純物源を最小限に抑えます。
• SiC粒子は機械的粉砕なしに直接形成されます。
• 40 nmから数マイクロメートルまでの狭い粒子サイズ制御。
• 安定した形態と優れた結晶性。
2000～2500℃でシリコン粉末とカーボンブラック間の固相拡散、続いて粉砕と分級。
主な特徴：
• 成熟した高スループット方法。
• 後処理が必要となり、より広い粒子分布につながります。
• より高い炉の摩耗と酸素の混入。
• 粒子サイズは〜10 µmから数ミリメートル。
| パラメータ | CVD粉末 | アチソン粉末 |
|---|---|---|
| 金属不純物 | <1 ppm（7N～8N） | 通常5N～6N; 粉砕中に上昇する可能性があります |
| 酸素含有量 | <0.1 wt% | 高温炉への暴露により0.2～0.5 wt% |
| 粒子サイズの均一性 | ±10% | ±50% |
| 代表的なサイズ範囲 | 40 nm～3 µm | 10 µm～3 mm |
| 炉ライニングの消費 | 低 | 高 |
| かさ密度と透過性 | 造粒または混合が必要 | 大きな粒子に対して自然に高い |
昇華結晶成長への影響：
大口径（8～12インチ）SiC結晶成長には、非常に低い不純物レベルと安定した昇華速度が必要です。CVD粉末は優れた均一性と純度を提供し、粗いアチソン粒子はより優れたベッド透過性を提供します。その結果、ハイブリッドブレンド（CVD微粉末+アチソン粗粉末）が昇華の均一性と熱的安定性のバランスを取るために一般的に使用されます。
アチソン高純度粉末は、より広い成長ウィンドウと不純物変動に対する低い感度により、依然として十分です。
混合粉末システムが有利になります：
• 20～40%のCVD微粉末は、純度と均一な昇華を向上させます。
• 粗いアチソン粒子は、最適な透過性と熱流を維持します。
CVD粉末への依存度が高い：
• 超低欠陥密度を達成するために、60～100%のCVD微粉末を使用。
• 安定した蒸気種の分布と酸素の混入を最小限に抑えます。
• 高温CVD反応器と耐食性ホットゾーン材料のローカライゼーション
• H₂およびSiHx副産物のクローズドループ回収
• プラズマアシストCVDにより、堆積温度を100～200℃削減
• 連続真空精製と高度な酸浸出の組み合わせ
• 7Nレベルへの純度向上を目標とする
• 最適化された炉設計による酸素ピックアップの削減
• 機械学習ベースの昇華曲線の制御
• 微粉末比率のリアルタイム調整
• 粉末ベッドの透過性と結晶形態の予測モデリング
SiCが8～12インチ時代に突入するにつれて、CVD粉末の市場シェアは、以下により急速に増加すると予想されます：
• より厳しい純度と均一性の要件
• CVDがアチソン粉末のコストの2倍以下になる閾値を下回るにつれて、改善されたコスト構造
• 高CVD割合と大口径結晶収率との間のより良い相関関係
この変化は、将来のハイエンドSiC結晶成長が、昇華安定性、欠陥抑制、スケーラブルなウェーハ製造向けに最適化されたCVDベースまたはハイブリッドエンジニアリング粉末システムにますます依存することを示しています。
炭化ケイ素（SiC）粉末 は、第三世代半導体結晶成長の重要な上流材料です。その純度、粒子形態、揮発挙動は、昇華速度の安定性、欠陥形成、および6～12インチウェーハの全体的な結晶品質に直接影響します。今日、業界では2つの主要な合成ルートが主流です。化学気相成長法（CVD） と従来のアチソンSi+C固相反応です。このレビューでは、それらのメカニズム、粉末特性、長結晶適合性、および将来の進化傾向について技術的な比較を行います。
1200～1600℃で高純度シラン（SiH₄）と炭化水素（CH₄/C₂H₂）を使用する気相反応。
主な特徴：
• 完全な気相メカニズムにより、不純物源を最小限に抑えます。
• SiC粒子は機械的粉砕なしに直接形成されます。
• 40 nmから数マイクロメートルまでの狭い粒子サイズ制御。
• 安定した形態と優れた結晶性。
2000～2500℃でシリコン粉末とカーボンブラック間の固相拡散、続いて粉砕と分級。
主な特徴：
• 成熟した高スループット方法。
• 後処理が必要となり、より広い粒子分布につながります。
• より高い炉の摩耗と酸素の混入。
• 粒子サイズは〜10 µmから数ミリメートル。
| パラメータ | CVD粉末 | アチソン粉末 |
|---|---|---|
| 金属不純物 | <1 ppm（7N～8N） | 通常5N～6N; 粉砕中に上昇する可能性があります |
| 酸素含有量 | <0.1 wt% | 高温炉への暴露により0.2～0.5 wt% |
| 粒子サイズの均一性 | ±10% | ±50% |
| 代表的なサイズ範囲 | 40 nm～3 µm | 10 µm～3 mm |
| 炉ライニングの消費 | 低 | 高 |
| かさ密度と透過性 | 造粒または混合が必要 | 大きな粒子に対して自然に高い |
昇華結晶成長への影響：
大口径（8～12インチ）SiC結晶成長には、非常に低い不純物レベルと安定した昇華速度が必要です。CVD粉末は優れた均一性と純度を提供し、粗いアチソン粒子はより優れたベッド透過性を提供します。その結果、ハイブリッドブレンド（CVD微粉末+アチソン粗粉末）が昇華の均一性と熱的安定性のバランスを取るために一般的に使用されます。
アチソン高純度粉末は、より広い成長ウィンドウと不純物変動に対する低い感度により、依然として十分です。
混合粉末システムが有利になります：
• 20～40%のCVD微粉末は、純度と均一な昇華を向上させます。
• 粗いアチソン粒子は、最適な透過性と熱流を維持します。
CVD粉末への依存度が高い：
• 超低欠陥密度を達成するために、60～100%のCVD微粉末を使用。
• 安定した蒸気種の分布と酸素の混入を最小限に抑えます。
• 高温CVD反応器と耐食性ホットゾーン材料のローカライゼーション
• H₂およびSiHx副産物のクローズドループ回収
• プラズマアシストCVDにより、堆積温度を100～200℃削減
• 連続真空精製と高度な酸浸出の組み合わせ
• 7Nレベルへの純度向上を目標とする
• 最適化された炉設計による酸素ピックアップの削減
• 機械学習ベースの昇華曲線の制御
• 微粉末比率のリアルタイム調整
• 粉末ベッドの透過性と結晶形態の予測モデリング
SiCが8～12インチ時代に突入するにつれて、CVD粉末の市場シェアは、以下により急速に増加すると予想されます：
• より厳しい純度と均一性の要件
• CVDがアチソン粉末のコストの2倍以下になる閾値を下回るにつれて、改善されたコスト構造
• 高CVD割合と大口径結晶収率との間のより良い相関関係
この変化は、将来のハイエンドSiC結晶成長が、昇華安定性、欠陥抑制、スケーラブルなウェーハ製造向けに最適化されたCVDベースまたはハイブリッドエンジニアリング粉末システムにますます依存することを示しています。
