GB-T 48345-2026《用于HEMT功率器件的硅衬底氮化镓外延片》

1GB/T48345—2026用于HEMT功率器件的硅衬底氮化镓外延片本文件规定了用于高电子迁移率晶体管(HEMT)功率器件的硅衬底氮化镓外延片(以下简称“氮化本文件适用于在硅衬底上生长的用于功率电子领域高电子迁移率晶体管的氮化镓外延片。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GB/T2828.1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/T4326非本征半导体单晶霍尔迁移率和霍尔系数测量方法GB/T14146硅外延层载流子浓度的测试电容-电压法GB/T14264半导体材料术语GB/T30653Ⅲ族氮化物外延片结晶质量测试方法GB/T32189氮化镓单晶衬底表面粗糙度的原子力显微镜检验法GB/T32280硅片翘曲度和弯曲度的测试自动非接触扫描法GB/T40279硅片表面薄膜厚度的测试光学反射法GB/T43313碳化硅抛光片表面质量和微管密度的测试共焦点微分干涉法GB/T43885碳化硅外延片YS/T28硅片包装和标志3术语和定义GB/T14264界定的术语和定义适用于本文件。4.1氮化镓外延片按直径分为150mm和200mm两种类型。4.2氮化镓外延片按应用场景分为耗尽型和增强型两种类型。5技术要求氮化镓外延片合格质量区的边缘去除宽度为3mm。25.2衬底材料氮化镓外延片衬底各项参数应符合表1的规定，衬底质量由供方保证，如有需求，可由供方提供检测值。表1衬底参数晶向主定位边方向弯曲度(Bow)(绝对值)翘曲度(Warp)5.3外延层结晶质量氮化镓外延层的结晶质量应符合表2的规定。表2结晶质量半峰宽FWHM(arcsec)5.4外延层厚度不均匀性氮化镓外延层厚度不均匀性应不大于3%。5.5几何参数氮化镓外延片的几何参数应满足表3的规定。表3几何参数弯曲度(Bow)(绝对值)翘曲度(Warp)5.6电学特性氮化镓外延片的电学特性应符合表4的规定。3表4电学特性二维电子气密度1.5倍额定电压下垂直漏电流5.7正表面质量氮化镓外延片的正表面质量应符合表5的规定。表5正表面质量无无颗粒数(直径>0.3μm)个颗粒数(直径>1μm)个5.8表面粗糙度氮化镓外延片表面粗糙度Ra应符合表6的规定。表6表面粗糙度单位为纳米表面粗糙度Ra,(5×5)μm²范围内5.9其他需方对氮化镓外延片有其他要求时，由供需双方协商确定，并在订货单中注明。46试验方法6.1外延层结晶质量检测氮化镓外延片外延层结晶质量的检测按GB/T30653的规定进行。6.2外延层厚度不均匀性检测氮化镓外延片外延层总厚度的检测按GB/T40279的规定进行。厚度不均匀性的计算按GB/T43885的规定进行。6.3几何参数检测氮化镓外延片几何参数的检测按GB/T32280的规定进行。的规定进行。氮化镓外延片迁移率的检测按GB/T4326的规定进行。6.4.3.1氮化镓外延片方块电阻按公式(1)进行计算。式中：n——二维电子气密度，单位为每平方厘米(cm-²);IH——迁移率，单位为平方厘米每伏特秒(cm²·V-¹·s⁻¹)。方块电阻平均值(R)按公式(2)计算。式中：y——每个测试点位的方块电阻，单位为欧姆每方块(Ω/sq);J——测试点数。6.4.3.2氮化镓外延片方块电阻不均匀性(Rsp)按公式(3)进行计算。式中：R——方块电阻平均值，单位为欧姆每方块(Ω/sq);J——测试点数；5y,——每个测试点位的方块电阻，单位为欧姆每方块(Ω/sq)。6.4.4垂直漏电流检测氮化镓外延片缓冲层垂直漏电流的检测按附录A的规定进行。6.5正表面质量检测氮化镓外延片正表面质量的检测按GB/T43313的规定进行。6.6表面粗糙度检测氮化镓外延片表面粗糙度的检测按GB/T32189的规定进行。7检验规则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和订货单的规定，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，若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。7.2组批产品应成批提交验收，每批由同一炉次、同一类型的氮化镓外延片组成。7.3检验项目每批产品应对外延层结晶质量、外延层厚度不均匀性、几何参数、电学特性、正表面质量和表面粗糙度进行检验。产品的取样应符合表7的规定。如按其他方案进行取样，由供需双方协商确定，并在订货单中注明。表7检验项目及取样检验项目次抽样方案次抽样方案次抽样方案电学特性二维电子气密度6表7检验项目及取样(续)检验项目电学特性次抽样方案次抽样方案7.5检验结果的判定7.5.1外延层结晶质量、外延层厚度不均匀性、电学特性有任何一项检验结果不合格，判该批产品不合格。7.5.2几何参数、正表面质量、表面粗糙度中有任何一项检验结果不合格，则应双倍抽取试样重复测试，如仍有任意一项检验结果不合格，判该批产品不合格。8标志、包装、运输、贮存和随行a)产品名称；b)产品数量；c)供方名称。8.1.2产品的包装按YS/T28的规定进行，或由供需双方协商确定。8.2运输与贮存8.2.1产品在运输过程中应轻装轻卸、勿挤勿压，并有防震措施。8.2.2产品应贮存在洁净、干燥的环境中。8.3随行文件a)供方名称；b)产品名称和产品规格；c)产品批号；d)产品数量；e)硅衬底片生产厂家及主要技术参数；f)各项检验结果及检验部门印记；g)检验和审核人员的签字；7h)生产日期；i)本文件编号；j)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)产品数量；d)产品类型；e)本文件编号；f)其他。8(规范性)缓冲层(Buffer)垂直漏电流检测方法A.1方法概述HEMT作为高耐压功率器件，其晶体管漏极在关断时需承受较大的工作电压，同时维持源漏电流在一个较低的水平。由于器件关态时栅极下方二维电子气耗尽，漏极高电压产生的电场无法在水平方向上产生较大的电流(U=Ed,电场强度与距离相关，高压器件通常栅漏距离大于5μm,超过氮化镓外延片垂直方向的厚度),但在垂直方向上存在朝衬底延伸的电场，该电场强度高于一定值时，极易在缓冲层与硅衬底的界面处产生大电流，从而使器件击穿。因此，在氮化镓外延层的厚度小于器件栅漏距离的情况下，其垂直击穿决定了器件的耐压水平。用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长硅衬底上的缓冲层结构，在缓冲层上沉积固定面积的金属电极。电极上加电压，衬底接地，通过在缓冲层上方及硅衬底之间施加一定电压，测量两者之间的漏电流，从而得到缓冲层的垂直漏电流的电流-电压(I-V)曲线。A.2仪器设备可进行脉冲和直流电流-电压(I-V)测量的高压探针台和半导体参数分析仪。A.3试验条件A.3.1环境温度：18℃~28℃。A.3.2相对湿度：<60%。A.3.3仪器安装场地及附近无强震动源、强声源。样品表面应洁净无污染，采用沉积及光刻法，在样品表面沉积固定面积的金属电极，电极面积应大于高压探针针尖接触面积。A.5试验步骤按以下步骤进行测试：a)仪器开机与标片校准，确保仪器处于正常工作状态；b)将待测样品放入载台并形成真空吸附，确保样品不会移动；c)探针与金属电极形成良好接触，避免接触不良或针尖刺入电极过深；d)设置电压测试范围，衬底为低电位，金属电极为高电位，从0V开始向正偏压逐渐增大，对待测样品进行电流-电压(I-V)测试，采集电流连续变化数据并储