GBT 47917-2026《300mm硅外延片》标准

GB/T47917-2026《300mm硅外延片》1范围本文件规定了直径300mm硅外延片的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、随行文件和订货单内容。本文件适用于在直径300mm硅抛光片衬底上生长的硅外延片。产品用于制作线宽14nm及以上集成电路和分立器件。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/T1550非本征半导体材料导电类型测试方法GB/T1551硅单晶电阻率的测定直排四探针法和直流两探针法GB/T1555半导体单晶晶向测定方法GB/T1557硅晶体中间隙氧含量的红外吸收测量方法GB/T1558硅中代位碳含量的红外吸收测试方法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半导体晶片电阻率及半导体薄膜薄层电阻的测试非接触涡流法GB/T6617硅片电阻率测定扩展电阻探针法GB/T6624硅抛光片表面质量目测检验方法硅片径向电阻率变化测量方法掺硼掺磷掺砷硅单晶电阻率与掺杂剂浓度换算规程硅外延层、扩散层和离子注入层薄层电阻的测定直排四探针法硅外延层晶体完整性检验方法腐蚀法硅晶体中间隙氧含量径向变化测量方法硅外延层载流子浓度的测试电容-电压法半导体材料术语重掺杂衬底上轻掺杂硅外延层厚度的测试红外反射法硅抛光片表面颗粒测试方法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/T26068硅片和硅锭载流子复合寿命的测试非接触微波反射光电导衰减法GB/T29506300mm硅单晶抛光片GB/T38976硅材料中氧含量的测试惰性气体熔融红外法GB/T39145硅片表面金属元素含量的测定电感耦合等离子体质谱法2GB/T43894(所有部分)半导体晶片近边缘几何形态评价GB/T47906300mm硅片表面纳米形貌的评价方法YS/T679非本征半导体中少数载流子扩散长度的测试表面光电压法3术语和定义GB/T14264界定的术语和定义适用于本文件。4产品分类4.1300mm硅外延片(以下简称“硅外延片”)按应用领域分为集成电路用硅外延片和分立器件用硅外延片。4.2硅外延片按导电类型分为n型和p型。4.3硅外延片按衬底晶向主要分为<100>、<110>和<111〉。5技术要求5.1衬底5.1.1集成电路用硅外延片用衬底应符合表1的规定。表1集成电路用硅外延片用衬底图像传感器以上晶向导电类型p型(掺硼)p型(掺硼)p型(掺硼)p型(掺硼)p型(掺硼)p型(掺硼)电阻率一5.1.2分立器件用硅外延片用衬底应符合表2的规定。3表2分立器件用硅外延片用衬底晶向导电类型n型(掺磷、砷、锑)p型(掺硼)电阻率5.1.3衬底表面质量和切口位置应符合GB/T29506的要求，需方对衬底参数有其他要求的，由供需双方协商确定，并在订货单中注明。5.2外延层5.2.1电阻率及径向电阻率变化硅外延片的外延层电阻率及径向电阻率变化应符合表3的规定。表3外延层电阻率及径向电阻率变化图像线宽65nm导电类型硼硼硼硼硼硼硼电阻率允许偏差5.2.2厚度及径向厚度变化硅外延片的外延层厚度及径向厚度变化应符合表4的规定。4表4外延层厚度及径向厚度变化图像外延层厚度厚度允许偏差5.2.3纵向电阻率分布及过渡区宽度5.2.3.1硅外延片的外延层纵向电阻率分布由供需双方协商确定。5.2.3.2硅外延片的外延层过渡区宽度应小于外延层厚度的15%,或由供需双方协商确定。5.2.4晶体完整性集成电路用硅外延片的外延层位错密度和层错密度均应为零，分立器件用硅外延片的外延层位错密度和层错密度不应大于5个/片。5.3外延片5.3.1几何参数硅外延片几何参数应符合表5的规定。表5几何参数图像总厚度变化(GBIR)总平整度(GFLR)一一一一一一弯曲度(BOW)翘曲度(WARP)5表5几何参数(续)图像一纳米形貌(NT)纳米形貌(NT)近边缘曲率(ZDD)一一局部平整度为26mm×8mm范围内百分之百可用区域。边缘局部平整度指72扇区、径向长度15mm的区5.3.2表面金属硅外延片的表面金属应符合表6的规定。表6表面金属应用电路包含但不限于钠、镁、铝、钾、钙、钛、钒、铬、锰、铁、图像传感器5.3.3体金属硅外延片的体金属应符合表7的规定。6表7体金属图像传感器一一一一一一5.3.4体微缺陷硅外延片的体微缺陷应符合表8的规定。表8体微缺陷图像传感器个/cm³5.3.5载流子寿命硅外延片的载流子寿命应符合表9的规定。图像传感器75.3.6表面质量5.3.6.1正表面质量硅外延片的正表面应无沾污、无凸起物、无凹坑、无划伤、无破损、无滑移线、无雾、无桔皮、无波纹、无裂纹、无鸦爪等缺陷，冠状边缘高度不应大于1/3的外延层厚度。5.3.6.2背表面质量硅外延片的背表面应无沾污、无凸起物、无划伤、无破损等缺陷。5.3.7边缘硅外延片边缘应光滑、无破损。5.3.8正表面颗粒硅外延片的正表面颗粒应符合表10的规定。图像个/片一一个/片00一一一一一个/片一一一一一个/片一一个/片一一一一一个/片个/片个/片一个/片一一8表10正表面颗粒(续)图像线宽14nm个/片一一一一个/片一一一一一个/片一一一一一5.4其他如需方对产品技术指标有特殊要求，由供需双方协商确定并在订货单中注明。6试验方法6.1硅外延片的衬底晶向的测试按GB/T1555的规定进行。6.2硅外延片的衬底导电类型的测试按GB/T1550的规定进行。6.3硅外延片的衬底电阻率的测试按GB/T1551或GB/T6616的规定进行，仲裁时按GB/T1551的规定进行。6.4硅外延片的衬底径向电阻率变化的测试按GB/T11073的规定进行。6.5硅外延片的衬底氧含量的测试按GB/T1557或GB/T38976的规定进行，仲裁时按GB/T1557的规定进行。6.6硅外延片的衬底径向氧含量的测试按GB/T14144的规定进行。6.7硅外延片的衬底碳含量的测试按GB/T1558的规定进行。6.8硅外延片的外延层电阻率的测试先按GB/T14146的规定测试载流子浓度后，再按GB/T13389的规定换算，获得电阻率；或按GB/T14141的规定进行，其他测试方法可由供需双方协商确定。仲裁时按GB/T14146的规定进行。硅外延片的外延层电阻率为所有测试点的电阻率平均值，按公式(1)进行计算：式中：R——硅外延片的外延层电阻率，单位为欧姆厘米(Ω·cm);R;——硅外延片上第i个测试点的外延层电阻率测试值，单位为欧姆厘米(Ω·cm);n——硅外延片上的测试点数目。硅外延片的外延层电阻率的测试点分布如图1、图2所示。如需方对测试点有特殊要求，也可由供需双方协商确定。96.9硅外延片的外延层电阻率允许偏差按公式(2)进行计算：式中：△R——硅外延片的外延层电阻率允许偏差；R—硅外延片的外延层电阻率，单位为欧姆厘米(Ω·cm);R,——硅外延片的外延层电阻率目标值，单位为欧姆厘米(Ω·cm)。6.10硅外延片的外延层径向电阻率变化按公式(3)计算：式中：RV—-硅外延片的外延层径向电阻率变化；Pmx——硅外延片的中心点以及在平行于和垂直于主参考面的两条直径上1/2半径以及距周边6mm±1mm的9点位置处电阻率测量值的最大值，或中心点以及在平行于和垂直于主参考面的两条直径上1/2半径以及在平行于和垂直于和交叉于距周边5mm±1mm的13点位置处电阻率测量值的最大值，9点测试点位如图1所示，13点测试点位如图2所Pmin——-硅外延片的中心点以及在平行于和垂直于主参考面的两条直径上1/2半径以及距周边6mm±1mm的9点位置处电阻率测量值的最小值，或中心点以及在平行于和垂直于主参考面的两条直径上1/2半径以及在平行于和垂直于和交叉于距周边5mm±1mm的13点位置处电阻率测量值的最小值，9点测试点位如图1所示，13点测试点位如图2所硅外延片的外延层电阻率允许偏差取值方式、径向电阻率变化的取点方法可由供需双方商定并在订货单中注明。6.11硅外延片的外延层厚度测试按GB/T14847的规定进行。硅外延片的外延层厚度为所有测试点的厚度平均值，按公式(4)进行计算：T—硅外延片的外延层厚度，单位为微米(μm);T;——硅外延片上第i个测试点的外延层厚度测试值，单位为微米(μm);n——硅外延片上的测试点数目。硅外延片的外延层厚度的测试点分布如图1、图2所示。如需方对测试点有特殊要求，也可由供需双方协商确定。6.12硅外延片的外延层厚度允许偏差按公式(5)进行计算：式中：△r——硅外延片的外延层厚度允许偏差；T硅外延片的外延层厚度，单位为微米(μm);T.——硅外延片的外延层厚度目标值，单位为微米(μm)。6.13硅外延片的外延层径向厚度变化按公式(6)计算：式中：TV——硅外延片的外延层径向厚度变化；Tmax——硅外延片的中心点以及在平行于和垂直于主参考面的两条直径上1/2半径、距周边6mm±1mm的9点位置处的厚度测量值的最大值，或中心点以及在平行于和垂直于主参考面的两条直径上1/2半径以及在平行于和垂直于和交叉于距周边5mm±1mm的13点位置处的厚度测量值的最大值，9点测试点位如图1所示，13点测试点位如图2所Tm.n——硅外延片的中心点以及在平行于和垂直于主参考面的两条直径上1/2半径、距周边6mm±1mm的9点位置处的厚度测量值的最小值，或中心点以及在平行于和垂直于主参考面的两条直径上1/2半径以及在平行于和垂直于和交叉于距周边5mm±1mm的13点位置处的厚度测量值的最小值，9点测试点位如图1所示，13点测试点位如图2所硅外延片的外延层厚度允许偏差取值方式、径向厚度变化的取点方法可由供需双方商定并在订货单中注明。图19点测试点位示意图图213点测试点位示意图6.14硅外延片的外延层纵向扩展电阻率分布的测试按GB/T6617的规定进行，或由供需双方协商确定。硅外延片的外延层过渡区宽度按公式(7)计算：W=W₁-W₂式中：W——硅外延片的外延层过渡区宽度，单位为微米(μm);W₁—-硅外延片的外延层过渡区结束时厚度，单位为微米(μm);W₂——硅外延片的外延层过渡区开始时厚度，单位为微米(μm)。6.15硅外延片的外延层晶体完整性的测试按GB/T14142的规定进行。6.16硅外延片几何参数的测试按GB/T43894(所有部分)和GB/T47906的规定进行。6.17硅外延片表面金属元素含量的测定按GB/T39145的规定进行。6.18硅外延片体铁含量的测试按YS/T679的规定进行。6.19硅外延片体铜、体镍含量的测试按附录A的规定进行。6.20硅外延片体微缺陷的测试按附录B的规定进行。6.21硅外延片载流子寿命的测试按GB/T26068的规定进行。6.22硅外延片表面质量(除颗粒外)的测试按GB/T6624的规定进行，或由供需双方协商确定。6.23硅外延片正表面颗粒的测试按GB/T19921的规定进行。7检验规则7.1检查和验收7.1.1每批产品应由供方技术质量监督部门进行检验，保证产品质量符合本文件及订货单规定，并填写随行文件。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，应在收到产品之日起3个月内，以书面形式向供方提出，由供需双方协商解决。产品应成批提交验收，每批应由同一牌号、同一导电类型、同一晶向、相同电阻率和厚度范围的硅外延片组成。7.3检验项目7.3.1每批产品应对外延层电阻率、外延层径向电阻率变化、外延层厚度、外延层径向厚度变化、外延层晶体完整性、几何参数、表面金属、表面质量、边缘、正表面颗粒进行检验。7.3.2每批产品的外延层纵向电阻率分布及过渡区宽度是否检验由供需双方协商确定。7.3.3每批产品是否需要对体金属、体微缺陷、载流子寿命进行检验由供需双方协商确定。7.4.1每批产品非破坏性检验项目的取样按GB/T2828.1—2012中一般检验水平Ⅱ、正常检验一次抽样方案进行，也可按供需双方协商的抽样方案进行。7.4.2每批产品破坏性检验项目的取样按GB/T2828.1—2012中特殊检验水平S-2、正常检验一次抽样方案进行，也可按照供需双方协商的抽样方案进行。7.4.3每批产品的外延层纵向电阻率分布及过渡区宽度的取样由供需双方协商确定。7.4.4体金属、体微缺陷、载流子寿命的取样由供需双方协商确定。7.5检验结果的判定7.5.1衬底片的各类参数要求由供方保证，如需方抽检有任一片不合格，则判该批产品不合格。7.5.2硅外延片纵向电阻率分布及过渡区宽度检验结果的判定由供需双方协商确定。7.5.3其他检验项目的接收质量限(AQL)应符合表11的规定。表11检测项目及接收质量限检验项目晶体完整性8.1标志和包装a)需方名称；b)供方名称；c)产品名称或牌号；d)产品数量；e)产品尺寸。8.1.2包装箱侧面、片盒锡纸上和片盒上盖正面应贴有包含厂家、硅外延片型号、生产批号、生产日期、晶向、掺杂剂、电阻率、厚度、直径、片数等信息的标签，片盒上标签粘贴位置由供需双方协商确定。8.1.3片盒侧面由供需双方协商确定是否需贴有包含每片硅外延片激光打标编码的标签。8.2运输和贮存8.2.1产品在运输过程中应轻装轻卸，勿挤压，并采取防震措施。8.2.2产品应贮存在洁净、干燥、无腐蚀的环境中。8.3随行文件每批产品应附随行文件，其上注明：a)供方名称；b)产品名称和产品规格；c)硅外延片型号；d)生产批号；e)产品数量；f)晶向；g)掺杂剂；h)电阻率；j)直径；k)衬底生产厂家及主要技术参数；1)各项检验结果及检验部门印记；m)检验和审核人员的签字；n)生产日期；o)本文件编号。需方对产品的标志、包装、运输、贮存和随行文件等有其他要求，可由供需双方协商确定。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)产品数量；d)本文件编号；e)其他。(规范性)硅外延片体铜、体镍含量的测试——外扩散法A.1原理硅外延片中的铜、镍金属杂质扩散系数较高，受热从体内向表面迁移，并在表面形成富集或析出特定相，通过化学气相分解液溶解表面污染物，经分析获得硅外延片中的铜、镍金属元素含量。A.2试验条件A.2.1温度：20℃~24℃。A.2.2相对湿度：45%～60%。A.2.3空气洁净度：不低于GB/T25915.1—2021中规定的ISO5级。A.3试剂和材料A.3.1去离子水：金属含量小于5ng/L。A.3.2过氧化氢(H₂O₂):浓度31%～35%,金属含量小于10ng/L。A.3.3氟化氢(HF):浓度38%～49%,金属含量小于10ng/L。A.4仪器设备A.4.1退火炉或加热装置。A.4.2硅片表面处理系统(WSPS/VPD)。A.4.3电感耦合等离子体质谱仪。A.5试验步骤A.5.1样品制备将硅外延片送入退火炉进行热处理，设置热处理程序为氮气环境，温度650℃,保持3min。热处理气氛还可使用氩气或空气，处理温度范围200℃~1000℃,或处理条件供需双方协商确定。A.5.2表面金属分析按照GB/T39145的规定进行。A.6试验数据处理待测金属元素的含量按公式(A.1)进行计算：式中：N;——待测金属元素的含量，单位为原子数每平方厘米(atoms/cm²);p——分析试液中待测金属元素的质量浓度，单位为克每毫升(g/mL);v——分析试液的体积，单位为毫升(mL);M——待测元素摩尔质量，单位为克每摩尔(g/mol);NA——阿伏伽德罗常数，单位为每摩尔(mol-¹);S——硅外延片表面的测试面积，单位为平方厘米(cm²)。A.7试验报告试验报告应包括但不限于以下内容：a)样品信息，包括晶片编号；b)铜、镍金属元素含量；c)测试人员；d)测试日期；e)本文件编号。(规范性)硅外延片体微缺陷的测试——红外激光散射法利用氧化诱发硅外延片中固有的间隙氧形成氧沉淀及相关缺陷，基于光散射成像原理，聚焦的红外激光束照射到切口边缘附近的缺陷发生散射，垂直散射光通过高数值孔径物镜收集，通过探测散射信号的位置和强度，表征体微缺陷的尺寸和密度。B.2试验条件B.2.1温度：20℃~24℃。B.2.2相对湿度：45%～60%。B.2.3空气洁净度：不低于GB/T25915.1—2021中规定的ISO6级。B.3仪