GB-T 30656-2023 碳化硅單晶拋光片

碳化硅單晶拋光片2023-03-17發(fā)布2023-10-01實施本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T30656—2014《碳化硅單晶拋光片》,與GB/T30656—2014相比，除結構調整和編輯性改動外，主要技術變化如下：a)更改了適用范圍(見第1章，2014年版的第1章);b)更改了術語和定義(見第3章，2014年版的第3章);c)增加了按直徑150.0mm的分類(見4.2.3);d)增加了直徑150.0mm碳化硅單晶拋光片的技術要求(見第5章);e)增加了直徑100.0mm半絕緣型碳化硅單晶拋光片的厚度及允許偏差(見5.2);f)更改了總厚度變化的要求(見5.2,2014年版的4.5);g)增加了局部厚度變化的要求(見5.2);h)更改了直徑100.0mm碳化硅單晶拋光片的翹曲度、彎曲度要求(見5.2,2014年版的4.5);i)更改了電阻率的要求(見5.5,2014年版的4.10);j)更改了微管密度的要求(見5.6,2014年版的4.8);k)增加了工業(yè)級導電型碳化硅單晶拋光片位錯密度的要求(見5.7);1)更改了表面質量中裂紋、六方空洞、肉眼可見凹坑的要求(見5.10,2014年版的4.7);m)增加了崩邊的要求(見5.10);n)增加了表面質量中可用面積比例、檢測面的內容(見5.10的表9腳注);o)更改了表面粗糙度的要求(見5.11,2014年版的4.5);p)更改了試驗方法(見第6章，2014年版的第5章);q)更改了組批、取樣的要求(見7.2、7.3,2014年版的6.2、6.3);r)增加了檢驗項目(見7.3);s)更改了檢驗結果的判定(見7.4,2014年版的6.4);t)更改了標志的內容(見8.1,2014年版的7.1);u)更改了隨行文件的內容(見8.5,2014年版的7.4);v)更改了牌號表示方法中直徑、晶向角度、厚度的內容(見附錄A,2014年版的附錄A);w)刪除了搖擺曲線的檢測方法(見2014年版的附錄B);x)增加了拉曼散射法的測試步驟(見B.4.2)。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國半導體設備和材料標準化技術委員會(SAC/TC203)與全國半導體設備和材料標準化技術委員會材料分技術委員會(SAC/TC203/SC2)共同提出并歸口。本文件起草單位：北京天科合達半導體股份有限公司、中國科學院物理研究所、南京國盛電子有限公司、安徽長飛先進半導體有限公司、有色金屬技術經(jīng)濟研究院有限責任公司。本文件于2014年首次發(fā)布，本次為第一次修訂。I碳化硅單晶拋光片1范圍本文件規(guī)定了4H及6H碳化硅單晶拋光片的牌號及分類、技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、本文件適用于生產(chǎn)電力電子器件、射頻微波器件及LED發(fā)光器件的外延材料用碳化硅單晶拋光片。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T1555半導體單晶晶向測定方法GB/T2828.1—2012計數(shù)抽樣檢驗程序第1部分：按接收質量限(AQL)檢索的逐批檢驗抽樣計劃GB/T6616半導體硅片電阻率及硅薄膜薄層電阻測試方法非接觸渦流法GB/T6624硅拋光片表面質量目測檢驗方法GB/T13387硅及其他電子材料晶片參考面長度測量方法GB/T13388硅片參考面結晶學取向X射線測試方法GB/T14264半導體材料術語GB/T25915.1—2021潔凈室及相關受控環(huán)境第1部分：按粒子濃度劃分空氣潔凈度等級GB/T26067硅片切口尺寸測試方法GB/T29505硅片平坦表面的表面粗糙度測量方法GB/T30866碳化硅單晶片直徑測試方法GB/T30867碳化硅單晶片厚度和總厚度變化測試方法GB/T31351碳化硅單晶拋光片微管密度無損檢測方法GB/T32188氮化鎵單晶襯底片X射線雙晶搖擺曲線半高寬測試方法GB/T32278碳化硅單晶片平整度測試方法GB/T42271半絕緣碳化硅單晶的電阻率非接觸測試方法GB/T41765碳化硅單晶位錯密度的測試方法3術語和定義GB/T14264、GB/T32278界定的以及下列術語和定義適用于本文件。4H碳化硅4Hsiliconcarbide4H-SiC由Si原子和C原子構成的Si-C雙原子層，有A、B、C三種不同的堆垛方式，在{1120}面內沿晶體<0001>方向以“ABCBABCB…”序列進行周期性堆垛，由此形成的碳化硅晶體。1注：數(shù)字4表示一個周期內Si-C雙原子層的數(shù)量，“H”代表六方結構。6H碳化硅6Hsiliconcarbide<0001>方向以“ABCACBABCACB…”序列進行周期性堆垛，由此形成的碳化硅晶體。注：數(shù)字6表示一個周期內Si-C雙原子層的數(shù)量，“H”代表六方結構。獨立于晶體單晶區(qū)的具有六角形特征的空洞。4H或6H碳化硅單晶中沿c軸方向延伸且徑向尺寸在一微米至幾十微米范圍的中空管道。由同種化學成分構成的晶體，當其晶體結構中的結構單位層相同，但結構單位層之間的堆垛順序或重復方式不同時，由此形成的結構上不同的變體。4牌號及分類碳化硅單晶拋光片的牌號表示應符合附錄A的規(guī)定。4.2.1碳化硅單晶拋光片按晶型分為4H和6H。4.2.2碳化硅單晶拋光片按導電能力分為導電型和半絕緣型。4.2.3碳化硅單晶拋光片按直徑分為50.8mm、76.2mm、100.0mm和150.0mm。4.2.4碳化硅單晶拋光片按產(chǎn)品質量，分為工業(yè)級(P級)、研究級(R級)5技術要求碳化硅單晶拋光片的技術參數(shù)是指在合格質量區(qū)(FQA)內的要求。不同直徑碳化硅單晶拋光片的邊緣去除區(qū)見表1。單位為毫米直徑邊緣去除區(qū)25.2幾何參數(shù)碳化硅單晶拋光片的幾何參數(shù)應符合表2的規(guī)定。表2幾何參數(shù)不同直徑碳化硅單晶拋光片的幾何參數(shù)要求50.8mm76.2mm直徑及允許偏差mm50.8±0.276.2±0.2100.0士0.5150.0±0.5厚度及允許偏差330±25350±25導電型：350±25導電型：350±25半絕緣型：500±25半絕緣型：500±25總厚度變化(TTV)局部厚度變化*(LTV)翹曲度(Warp)彎曲度(絕對值)(Bow)主參考面長度及允許偏差mm16.0±1.722.0±2.032.5±2.0導電型：47.5±2.5副參考面長度及允許偏差mm8.0士1.711.0±1.518.0±2.0——切口尺寸 半絕緣型：V型切口，切口角度、深度按圖1要求注：需方如對碳化硅單晶拋光片的幾何參數(shù)有特殊要求，由供需雙方協(xié)商確定?！本植亢穸茸兓臏y試面積為10mm×10mm。圖1V型切口示意圖及切口角度、深度要求35.3表面取向及偏離5.3.1碳化硅單晶拋光片的晶向為<0001>。5.3.2碳化硅單晶拋光片表面取向的正交晶向偏離為：b)偏晶向：碳化硅單晶拋光片表面法線沿主參考面方向偏向<1120>方向3.5°±0.5°或4?±0.5°或5.4基準標記碳化硅單晶拋光片的參考面取向及切口基準軸取向應符合表3的規(guī)定。表3參考面取向及切口基準軸取向直徑主參考面取向副參考面取向切口基準軸取向平行于{1010}±5°(如圖2a)所示]Si面：沿主參考面方向順時針旋轉90°±5°C面：沿主參考面方向逆時針旋轉90°±5°導電型：平行于{1010}±5°(如圖2b)所示]半絕緣型：平行于<1100>±5°(如圖1所示)[1120]方向上參考面主參考而a)直徑≤100.0mm拋光片主、副參考面示意圖b)直徑150.0mm拋光片主參考面示意圖5.5電阻率碳化硅單晶拋光片的電阻率應符合表4的規(guī)定。4級別電阻率4H導電型6H導電型半絕緣型工業(yè)級(P級)研究級(R級)試片級(D級)碳化硅單晶拋光片的微管密度應符合表5的規(guī)定。表5微管密度級別微管密度工業(yè)級(P級)研究級(R級)試片級(D級)5.7位錯密度工業(yè)級、導電型碳化硅單晶拋光片的位錯密度應符合表6的規(guī)定。表6位錯密度級別導電能力位錯密度螺位錯(TSD)基平面位錯(BPD)刃位錯(TED)工業(yè)級(P級)導電型<1000<1500<100005.8結晶質量碳化硅單晶拋光片的結晶質量用高分辨XRD搖擺曲線的半高寬(FWHM)表示，4H-SiC(0004)或6H-SiC(0006)的半高寬應符合表7的規(guī)定。表7結晶質量級別工業(yè)級(P級)研究級(R級)試片級(D級)——5碳化硅單晶拋光片的多型應符合表8的規(guī)定。級別多型工業(yè)級(P級)無研究級(R級)試片級(D級)注：多型要求中的2%、5%是指碳化硅單晶拋光片表面多型缺陷的面積與拋光片面積的比例。5.10表面質量碳化硅單晶拋光片的表面質量應符合表9的規(guī)定。表9表面質量不同級別、不同直徑碳化硅單晶拋光片的表面質量要求工業(yè)級(P級)研究級(R級)試片級(D級)裂紋無裂紋無裂紋位于碳化硅單晶拋光片邊緣，且每條長度≤2mm,累計長度≤10mm六方空洞符合下列要求符合下列要求不單獨要求，可用面積比例?≥90%肉眼可見劃痕”無肉眼可見劃痕無肉眼可見劃痕累計長度不大于直徑，且數(shù)量(條)符合下列要求污物無污物無污物無污物肉眼可見凹坑”尺寸<100μm,且數(shù)量(個)符合下列要求符合下列要求不單獨要求，可用面積比例≥90%崩邊不應存在圓弧長度和徑向深度≥0.2mm的崩邊≤5個，且圓弧長度和徑向深度≤1mm可用面積比例是指合格質量區(qū)內，碳化硅單晶拋光片Si面除去六方空洞或肉眼可見凹坑缺陷后的面積與Si面總面積的比例。b僅檢測Si面的肉眼可見劃痕和肉眼可見凹坑，其他表面質量指標檢測Si面和C面。65.11表面粗糙度碳化硅單晶拋光片的表面粗糙度應符合表10的規(guī)定。表10表面粗糙度測試表面表面粗糙度(Ra)Si面注：表面粗糙度的測試面積為10μm×10μm6試驗方法6.1幾何參數(shù)6.1.1碳化硅單晶拋光片直徑及允許偏差的測試按GB/T30866規(guī)定的方法進行。6.1.2碳化硅單晶拋光片厚度及允許偏差的測試按GB/T30867規(guī)定的方法進行。6.1.3碳化硅單晶拋光片總厚度變化、局部厚度變化、翹曲度和彎曲度的測試按GB/T32278規(guī)定的方法進行。6.1.4碳化硅單晶拋光片主參考面長度及允許偏差、副參考面長度及允許偏差的測試按GB/T13387規(guī)定的方法進行。6.1.5碳化硅單晶拋光片切口尺寸的測試按GB/T26067規(guī)定的方法進行。6.2表面取向及偏離碳化硅單晶拋光片表面取向及偏離的測試按GB/T1555規(guī)定的方法進行。6.3基準標記碳化硅單晶拋光片參考面取向及切口基準軸取向的測試按GB/T13388晶體的衍射面及布拉格角見表11。表11碳化硅晶體衍射面及布拉格角規(guī)定的方法進行。碳化硅4H-SiC(0004)6H-SiC(0006)衍射面(hkil)布拉格角(θ)衍射面(hkil)布拉格角(θ)29.992°30.075°35.617°35.983°37.883°37.825°76.4.1導電型碳化硅單晶拋光片電阻率的測試按GB/T6616規(guī)定的方法進行。6.4.2半絕緣型碳化硅單晶拋光片電阻率的測試按GB/T42271規(guī)定的方法進行，也可由供需雙方協(xié)商。6.5微管密度碳化硅單晶拋光片微管密度的測試按GB/T31351規(guī)定的方法進行。6.6位錯密度碳化硅單晶拋光片位錯密度的測試按GB/T41765規(guī)定的方法進行，也可由供需雙方協(xié)商。6.7結晶質量碳化硅單晶拋光片結晶質量的測試按GB/T32188規(guī)定的方法進行，碳化硅晶體的衍射面及布拉格角見表11。碳化硅單晶拋光片多型的測試按附錄B規(guī)定的方法進行。6.9表面質量碳化硅單晶拋光片表面質量的測試按GB/T6624規(guī)定的方法進行。如有必要，用相應精度的量具測量。6.10表面粗糙度碳化硅單晶拋光片表面粗糙度的測試按GB/T29505規(guī)定的方法進行。7檢驗規(guī)則7.1檢查和驗收7.1.1產(chǎn)品由供方或第三方進行檢驗，保證產(chǎn)品質量符合本文件及訂貨單的規(guī)定。7.1.2需方可對收到的產(chǎn)品按本文件的規(guī)定進行檢驗。如檢驗結果與本文件或訂貨單的規(guī)定不符時，應在收到產(chǎn)品之日起三個月內向供方提出，由供需雙方協(xié)商解決。碳化硅單晶拋光片應成批提交驗收，每批應由同一牌號、相同規(guī)格的碳化硅單晶拋光片組成。7.3檢驗項目和取樣碳化硅單晶拋光片的檢驗項目和取樣應符合表12的規(guī)定。如需按其他方案進行取樣，由供需雙方協(xié)商確定。8表12檢驗項目和取樣檢驗項目取樣接收質量限技術要求的章條號試驗方法的章條號幾何參數(shù)直徑及允許偏差按GB/T2828.1—2012中一般檢驗水平Ⅱ,正常檢驗一次抽樣方案4.0厚度及允許偏差4.0總厚度變化、局部厚度變化、翹曲度、彎曲度4.0主參考面長度及允許偏差4.0副參考面長度及允許偏差4.0切口尺寸4.0表面取向及偏離按GB/T2828.1—2012中特殊檢驗水平S-1,正常檢驗一次抽樣方案4.0基準標記按GB/T2828.1—2012中一般檢驗水平Ⅱ,正常檢驗一次抽樣方案4.0電阻率按GB/T2828.1—2012中一般檢驗水平Ⅱ,正常檢驗一次抽樣方案4.0微管密度按GB/T2828.1—2012中一般檢驗水平Ⅱ,正常檢驗一次抽樣方案4.0位錯密度按GB/T2828.1—2012中特殊檢驗水平S-1,正常檢驗一次抽樣方案4.0結晶質量按GB/T2828.1—2012中特殊檢驗水平S-1,正常檢驗一次抽樣方案4.0多型按GB/T2828.1—2012中一般檢驗水平Ⅱ,正常檢驗一次抽樣方案4.0表面質量按GB/T2828.1—2012中一般檢驗水平Ⅱ,正常檢驗一次抽樣方案4.0表面粗糙度按GB/T2828.1—2012中特殊檢驗水平S-1,正常檢驗一次抽樣方案4.06.107.4檢驗結果的判定碳化硅單晶拋光片各檢驗項目的檢驗結果接收質量限應符合表12的規(guī)定，如有特殊要求由供需雙方協(xié)商確定。98.1標志8.1.1.1在檢驗合格的碳化硅單晶拋光片包裝盒上應粘貼標簽，其上注明：a)產(chǎn)品名稱；b)產(chǎn)品牌號；c)產(chǎn)品批號；d)產(chǎn)品數(shù)量；e)其他。8.1.1.2碳化硅單晶拋光片外包裝箱上應貼有標簽，其上標明：a)產(chǎn)品名稱；b)產(chǎn)品規(guī)格；c)產(chǎn)品數(shù)量；e)出廠日期；碳化硅單晶拋光片C面應有標記，標記內容應具有唯一性和可追溯性，標記內容的位置平行于主參考面。8.2.1在不低于GB/T25915.1—2021中5級潔凈環(huán)境內，將清洗干凈的碳化硅單晶拋光片放在特制的聚乙烯包裝盒里，將聚乙烯包裝盒放入潔凈的包裝袋內，外包裝袋(鋁箔袋)充氮氣密封或抽真空密封。8.2.2將密封包裝好的聚乙烯包裝盒連同隨行文件一起放入包裝箱內，周圍用緩沖材料進行填充，防止移動或相互擠壓，最后用膠帶封好。碳化硅單晶拋光片在運輸過程中應防止擠壓、碰撞，并采取防震、防潮等措施。碳化硅單晶拋光片應存放在潔凈、干燥、無化學腐蝕的環(huán)境中。8.5隨行文件每批碳化硅單晶拋光片應附有隨行文件，其中除應包括供方信息、產(chǎn)品信息、本文件編號、出廠日期或包裝日期外，還宜包括下列內容。a)產(chǎn)品質量證明書，內容如下：●檢驗部門印記和檢驗員蓋章。c)其他。9訂貨單內容需方可根據(jù)自身的需要，在訂購本文件所列產(chǎn)品的訂貨單內，列出以下內容：a)產(chǎn)品名稱；b)產(chǎn)品規(guī)格；c)技術指標要求；d)產(chǎn)品數(shù)量；e)本文件編號；(規(guī)范性)碳化硅單晶拋光片的牌號表示方法碳化硅單晶拋光片牌號由9位數(shù)字或字母組成，形式為WABCDE-X1X2X3,各字母代表的含義如下：W——標準產(chǎn)品A——直徑4——100.0mm6——150.0mmB——晶型4——4HC——導電能力N——導電型S——半絕緣型D——晶向角度0——正晶向X——其他角度偏角E——等級P—-工業(yè)級R——研究級D——試片級X1——Si面加工狀態(tài)L——研磨P——光學拋光C——化學機械拋光，即開即用X2—-C面加工狀態(tài)L——研磨P—-光學拋光C——化學機械拋光，即開即用X3——厚度E——(350±25)μmF——(330±25)μmG——(500±25)μmX——其他厚度示例：W44N4P-CPE代表的含義為該