GB-T 30656-2023 碳化硅单晶抛光片

碳化硅单晶抛光片2023-03-17发布2023-10-01实施本文件按照GB/T1.1—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。本文件代替GB/T30656—2014《碳化硅单晶抛光片》,与GB/T30656—2014相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a)更改了适用范围(见第1章，2014年版的第1章);b)更改了术语和定义(见第3章，2014年版的第3章);c)增加了按直径150.0mm的分类(见4.2.3);d)增加了直径150.0mm碳化硅单晶抛光片的技术要求(见第5章);e)增加了直径100.0mm半绝缘型碳化硅单晶抛光片的厚度及允许偏差(见5.2);f)更改了总厚度变化的要求(见5.2,2014年版的4.5);g)增加了局部厚度变化的要求(见5.2);h)更改了直径100.0mm碳化硅单晶抛光片的翘曲度、弯曲度要求(见5.2,2014年版的4.5);i)更改了电阻率的要求(见5.5,2014年版的4.10);j)更改了微管密度的要求(见5.6,2014年版的4.8);k)增加了工业级导电型碳化硅单晶抛光片位错密度的要求(见5.7);1)更改了表面质量中裂纹、六方空洞、肉眼可见凹坑的要求(见5.10,2014年版的4.7);m)增加了崩边的要求(见5.10);n)增加了表面质量中可用面积比例、检测面的内容(见5.10的表9脚注);o)更改了表面粗糙度的要求(见5.11,2014年版的4.5);p)更改了试验方法(见第6章，2014年版的第5章);q)更改了组批、取样的要求(见7.2、7.3,2014年版的6.2、6.3);r)增加了检验项目(见7.3);s)更改了检验结果的判定(见7.4,2014年版的6.4);t)更改了标志的内容(见8.1,2014年版的7.1);u)更改了随行文件的内容(见8.5,2014年版的7.4);v)更改了牌号表示方法中直径、晶向角度、厚度的内容(见附录A,2014年版的附录A);w)删除了摇摆曲线的检测方法(见2014年版的附录B);x)增加了拉曼散射法的测试步骤(见B.4.2)。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。本文件由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203)与全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会(SAC/TC203/SC2)共同提出并归口。本文件起草单位：北京天科合达半导体股份有限公司、中国科学院物理研究所、南京国盛电子有限公司、安徽长飞先进半导体有限公司、有色金属技术经济研究院有限责任公司。本文件于2014年首次发布，本次为第一次修订。I碳化硅单晶抛光片1范围本文件规定了4H及6H碳化硅单晶抛光片的牌号及分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、本文件适用于生产电力电子器件、射频微波器件及LED发光器件的外延材料用碳化硅单晶抛光片。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/T1555半导体单晶晶向测定方法GB/T2828.1—2012计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划GB/T6616半导体硅片电阻率及硅薄膜薄层电阻测试方法非接触涡流法GB/T6624硅抛光片表面质量目测检验方法GB/T13387硅及其他电子材料晶片参考面长度测量方法GB/T13388硅片参考面结晶学取向X射线测试方法GB/T14264半导体材料术语GB/T25915.1—2021洁净室及相关受控环境第1部分：按粒子浓度划分空气洁净度等级GB/T26067硅片切口尺寸测试方法GB/T29505硅片平坦表面的表面粗糙度测量方法GB/T30866碳化硅单晶片直径测试方法GB/T30867碳化硅单晶片厚度和总厚度变化测试方法GB/T31351碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法GB/T32188氮化镓单晶衬底片X射线双晶摇摆曲线半高宽测试方法GB/T32278碳化硅单晶片平整度测试方法GB/T42271半绝缘碳化硅单晶的电阻率非接触测试方法GB/T41765碳化硅单晶位错密度的测试方法3术语和定义GB/T14264、GB/T32278界定的以及下列术语和定义适用于本文件。4H碳化硅4Hsiliconcarbide4H-SiC由Si原子和C原子构成的Si-C双原子层，有A、B、C三种不同的堆垛方式，在{1120}面内沿晶体<0001>方向以“ABCBABCB…”序列进行周期性堆垛，由此形成的碳化硅晶体。1注：数字4表示一个周期内Si-C双原子层的数量，“H”代表六方结构。6H碳化硅6Hsiliconcarbide<0001>方向以“ABCACBABCACB…”序列进行周期性堆垛，由此形成的碳化硅晶体。注：数字6表示一个周期内Si-C双原子层的数量，“H”代表六方结构。独立于晶体单晶区的具有六角形特征的空洞。4H或6H碳化硅单晶中沿c轴方向延伸且径向尺寸在一微米至几十微米范围的中空管道。由同种化学成分构成的晶体，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，由此形成的结构上不同的变体。4牌号及分类碳化硅单晶抛光片的牌号表示应符合附录A的规定。4.2.1碳化硅单晶抛光片按晶型分为4H和6H。4.2.2碳化硅单晶抛光片按导电能力分为导电型和半绝缘型。4.2.3碳化硅单晶抛光片按直径分为50.8mm、76.2mm、100.0mm和150.0mm。4.2.4碳化硅单晶抛光片按产品质量，分为工业级(P级)、研究级(R级)5技术要求碳化硅单晶抛光片的技术参数是指在合格质量区(FQA)内的要求。不同直径碳化硅单晶抛光片的边缘去除区见表1。单位为毫米直径边缘去除区25.2几何参数碳化硅单晶抛光片的几何参数应符合表2的规定。表2几何参数不同直径碳化硅单晶抛光片的几何参数要求50.8mm76.2mm直径及允许偏差mm50.8±0.276.2±0.2100.0士0.5150.0±0.5厚度及允许偏差330±25350±25导电型：350±25导电型：350±25半绝缘型：500±25半绝缘型：500±25总厚度变化(TTV)局部厚度变化*(LTV)翘曲度(Warp)弯曲度(绝对值)(Bow)主参考面长度及允许偏差mm16.0±1.722.0±2.032.5±2.0导电型：47.5±2.5副参考面长度及允许偏差mm8.0士1.711.0±1.518.0±2.0——切口尺寸 半绝缘型：V型切口，切口角度、深度按图1要求注：需方如对碳化硅单晶抛光片的几何参数有特殊要求，由供需双方协商确定。”局部厚度变化的测试面积为10mm×10mm。图1V型切口示意图及切口角度、深度要求35.3表面取向及偏离5.3.1碳化硅单晶抛光片的晶向为<0001>。5.3.2碳化硅单晶抛光片表面取向的正交晶向偏离为：b)偏晶向：碳化硅单晶抛光片表面法线沿主参考面方向偏向<1120>方向3.5°±0.5°或4⁰±0.5°或5.4基准标记碳化硅单晶抛光片的参考面取向及切口基准轴取向应符合表3的规定。表3参考面取向及切口基准轴取向直径主参考面取向副参考面取向切口基准轴取向平行于{1010}±5°(如图2a)所示]Si面：沿主参考面方向顺时针旋转90°±5°C面：沿主参考面方向逆时针旋转90°±5°导电型：平行于{1010}±5°(如图2b)所示]半绝缘型：平行于<1100>±5°(如图1所示)[1120]方向上参考面主参考而a)直径≤100.0mm抛光片主、副参考面示意图b)直径150.0mm抛光片主参考面示意图5.5电阻率碳化硅单晶抛光片的电阻率应符合表4的规定。4级别电阻率4H导电型6H导电型半绝缘型工业级(P级)研究级(R级)试片级(D级)碳化硅单晶抛光片的微管密度应符合表5的规定。表5微管密度级别微管密度工业级(P级)研究级(R级)试片级(D级)5.7位错密度工业级、导电型碳化硅单晶抛光片的位错密度应符合表6的规定。表6位错密度级别导电能力位错密度螺位错(TSD)基平面位错(BPD)刃位错(TED)工业级(P级)导电型<1000<1500<100005.8结晶质量碳化硅单晶抛光片的结晶质量用高分辨XRD摇摆曲线的半高宽(FWHM)表示，4H-SiC(0004)或6H-SiC(0006)的半高宽应符合表7的规定。表7结晶质量级别工业级(P级)研究级(R级)试片级(D级)——5碳化硅单晶抛光片的多型应符合表8的规定。级别多型工业级(P级)无研究级(R级)试片级(D级)注：多型要求中的2%、5%是指碳化硅单晶抛光片表面多型缺陷的面积与抛光片面积的比例。5.10表面质量碳化硅单晶抛光片的表面质量应符合表9的规定。表9表面质量不同级别、不同直径碳化硅单晶抛光片的表面质量要求工业级(P级)研究级(R级)试片级(D级)裂纹无裂纹无裂纹位于碳化硅单晶抛光片边缘，且每条长度≤2mm,累计长度≤10mm六方空洞符合下列要求符合下列要求不单独要求，可用面积比例⁴≥90%肉眼可见划痕”无肉眼可见划痕无肉眼可见划痕累计长度不大于直径，且数量(条)符合下列要求污物无污物无污物无污物肉眼可见凹坑”尺寸<100μm,且数量(个)符合下列要求符合下列要求不单独要求，可用面积比例≥90%崩边不应存在圆弧长度和径向深度≥0.2mm的崩边≤5个，且圆弧长度和径向深度≤1mm可用面积比例是指合格质量区内，碳化硅单晶抛光片Si面除去六方空洞或肉眼可见凹坑缺陷后的面积与Si面总面积的比例。b仅检测Si面的肉眼可见划痕和肉眼可见凹坑，其他表面质量指标检测Si面和C面。65.11表面粗糙度碳化硅单晶抛光片的表面粗糙度应符合表10的规定。表10表面粗糙度测试表面表面粗糙度(Ra)Si面注：表面粗糙度的测试面积为10μm×10μm6试验方法6.1几何参数6.1.1碳化硅单晶抛光片直径及允许偏差的测试按GB/T30866规定的方法进行。6.1.2碳化硅单晶抛光片厚度及允许偏差的测试按GB/T30867规定的方法进行。6.1.3碳化硅单晶抛光片总厚度变化、局部厚度变化、翘曲度和弯曲度的测试按GB/T32278规定的方法进行。6.1.4碳化硅单晶抛光片主参考面长度及允许偏差、副参考面长度及允许偏差的测试按GB/T13387规定的方法进行。6.1.5碳化硅单晶抛光片切口尺寸的测试按GB/T26067规定的方法进行。6.2表面取向及偏离碳化硅单晶抛光片表面取向及偏离的测试按GB/T1555规定的方法进行。6.3基准标记碳化硅单晶抛光片参考面取向及切口基准轴取向的测试按GB/T13388晶体的衍射面及布拉格角见表11。表11碳化硅晶体衍射面及布拉格角规定的方法进行。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导电型碳化硅单晶抛光片电阻率的测试按GB/T6616规定的方法进行。6.4.2半绝缘型碳化硅单晶抛光片电阻率的测试按GB/T42271规定的方法进行，也可由供需双方协商。6.5微管密度碳化硅单晶抛光片微管密度的测试按GB/T31351规定的方法进行。6.6位错密度碳化硅单晶抛光片位错密度的测试按GB/T41765规定的方法进行，也可由供需双方协商。6.7结晶质量碳化硅单晶抛光片结晶质量的测试按GB/T32188规定的方法进行，碳化硅晶体的衍射面及布拉格角见表11。碳化硅单晶抛光片多型的测试按附录B规定的方法进行。6.9表面质量碳化硅单晶抛光片表面质量的测试按GB/T6624规定的方法进行。如有必要，用相应精度的量具测量。6.10表面粗糙度碳化硅单晶抛光片表面粗糙度的测试按GB/T29505规定的方法进行。7检验规则7.1检查和验收7.1.1产品由供方或第三方进行检验，保证产品质量符合本文件及订货单的规定。7.1.2需方可对收到的产品按本文件的规定进行检验。如检验结果与本文件或订货单的规定不符时，应在收到产品之日起三个月内向供方提出，由供需双方协商解决。碳化硅单晶抛光片应成批提交验收，每批应由同一牌号、相同规格的碳化硅单晶抛光片组成。7.3检验项目和取样碳化硅单晶抛光片的检验项目和取样应符合表12的规定。如需按其他方案进行取样，由供需双方协商确定。8表12检验项目和取样检验项目取样接收质量限技术要求的章条号试验方法的章条号几何参数直径及允许偏差按GB/T2828.1—2012中一般检验水平Ⅱ,正常检验一次抽样方案4.0厚度及允许偏差4.0总厚度变化、局部厚度变化、翘曲度、弯曲度4.0主参考面长度及允许偏差4.0副参考面长度及允许偏差4.0切口尺寸4.0表面取向及偏离按GB/T2828.1—2012中特殊检验水平S-1,正常检验一次抽样方案4.0基准标记按GB/T2828.1—2012中一般检验水平Ⅱ,正常检验一次抽样方案4.0电阻率按GB/T2828.1—2012中一般检验水平Ⅱ,正常检验一次抽样方案4.0微管密度按GB/T2828.1—2012中一般检验水平Ⅱ,正常检验一次抽样方案4.0位错密度按GB/T2828.1—2012中特殊检验水平S-1,正常检验一次抽样方案4.0结晶质量按GB/T2828.1—2012中特殊检验水平S-1,正常检验一次抽样方案4.0多型按GB/T2828.1—2012中一般检验水平Ⅱ,正常检验一次抽样方案4.0表面质量按GB/T2828.1—2012中一般检验水平Ⅱ,正常检验一次抽样方案4.0表面粗糙度按GB/T2828.1—2012中特殊检验水平S-1,正常检验一次抽样方案4.06.107.4检验结果的判定碳化硅单晶抛光片各检验项目的检验结果接收质量限应符合表12的规定，如有特殊要求由供需双方协商确定。98.1标志8.1.1.1在检验合格的碳化硅单晶抛光片包装盒上应粘贴标签，其上注明：a)产品名称；b)产品牌号；c)产品批号；d)产品数量；e)其他。8.1.1.2碳化硅单晶抛光片外包装箱上应贴有标签，其上标明：a)产品名称；b)产品规格；c)产品数量；e)出厂日期；碳化硅单晶抛光片C面应有标记，标记内容应具有唯一性和可追溯性，标记内容的位置平行于主参考面。8.2.1在不低于GB/T25915.1—2021中5级洁净环境内，将清洗干净的碳化硅单晶抛光片放在特制的聚乙烯包装盒里，将聚乙烯包装盒放入洁净的包装袋内，外包装袋(铝箔袋)充氮气密封或抽真空密封。8.2.2将密封包装好的聚乙烯包装盒连同随行文件一起放入包装箱内，周围用缓冲材料进行填充，防止移动或相互挤压，最后用胶带封好。碳化硅单晶抛光片在运输过程中应防止挤压、碰撞，并采取防震、防潮等措施。碳化硅单晶抛光片应存放在洁净、干燥、无化学腐蚀的环境中。8.5随行文件每批碳化硅单晶抛光片应附有随行文件，其中除应包括供方信息、产品信息、本文件编号、出厂日期或包装日期外，还宜包括下列内容。a)产品质量证明书，内容如下：●检验部门印记和检验员盖章。c)其他。9订货单内容需方可根据自身的需要，在订购本文件所列产品的订货单内，列出以下内容：a)产品名称；b)产品规格；c)技术指标要求；d)产品数量；e)本文件编号；(规范性)碳化硅单晶抛光片的牌号表示方法碳化硅单晶抛光片牌号由9位数字或字母组成，形式为WABCDE-X¹X²X³,各字母代表的含义如下：W——标准产品A——直径4——100.0mm6——150.0mmB——晶型4——4HC——导电能力N——导电型S——半绝缘型D——晶向角度0——正晶向X——其他角度偏角E——等级P—-工业级R——研究级D——试片级X¹——Si面加工状态L——研磨P——光学抛光C——化学机械抛光，即开即用X²—-C面加工状态L——研磨P—-光学抛光C——化学机械抛光，即开即用X³——厚度E——(350±25)μmF——(330±25)μmG——(500±25)μmX——其他厚度示例：W44N4P-CPE代表的含义为该