国家标准 GB/T30656一2014 碳化硅单晶抛光片 Polishedmonoerystallinesilieoncarbidewafers 2014-12-31发布 2015-09-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/T30656一2014 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草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这些专利的责任本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC'/TC203)和全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会(SAC/TC203/SC2)共同提出并归口本标准起草单位:北京天科合达蓝光半导体有限公司、科学院物理研究所本标准主要起草人:陈小龙、郑红军、张玮、郭钰、刘春俊,刘振洲
GB/I30656一2014 碳化硅单晶抛光片范围本标准规定了4H及6H碳化硅单晶抛光片的要求、检验方法、检验规则、标志、包装、运输、储存、质量证明书及订货单(或合同)内容本标准适用于4H及6H碳化硅单晶研磨片经单面或双面抛光后制备的碳化硅单晶抛光片产品主要用于制作半导体照明及电力电子器件的外延衬底规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是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/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硅片弯曲度测试方法 GB/T6619 GB/T6620硅片翘曲度非接触式测试方法 GB/T6624硅抛光片表面质量目测检验方法 GB/T13387硅及其它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/T14140硅片直径测量方法 GB/T14264 半导体材料术语 GB/T29505硅片平坦表面的表面粗糙度测量方法硅片平整度,厚度及总厚度变化测试自动非接触扫描法 GB/T29507 GB/T31351碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法 DIN50448半导体工艺材料试验使用电容式探测器对半绝缘半导电切片电阻率的非接触测定 Testingofmaterialsforsemiconductortechnology-Contactlessdeterminationoftheelectricalresis tivityofsemi-insulatingsemi-conductorslicesusingacapacitiveprobe 术语和定义 GB/T14264界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 六方空洞hesagomaloid 独立于品晶片单晶区的具有六角形特征的空洞 3.2 微管micropipe 4H或6H碳化硅单晶抛光片中沿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 3.3 多型polytype 由同种化学成分所构成的晶体,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
GB/T30656一2014 或重复方式不同时,而形成的结构上不同的变体 3.4 表面取向surfaeeorientation 为满足不同要求,晶片表面与(0001}面平行或成特定的角度,用这一角度来表示品片的表面取向. 即样品表面法线与样品轴的夹角 3.5 正交取向偏离orthngalnmitsurientation 切片时有意偏离(oo1)晶面,晶片表面法向矢量在(0o1面的投影与(0o1)面上最近的1120方向的夹角,定义为正交取向偏离(见图1) 轴晶片表面法向 <0001> i0面上偏角最近的方向正交取向偏离品面法向在 0001}面的投影 00o1)面图1晶片正交取向偏离示意图要求总则 4.1 碳化硅单晶抛光片的技术参数是指在固定优质区内的要求，且边缘去除区应符合表1的规定表1边缘去除区单位为毫米直径边缘去除区 50.8 76.2 100 4.2分类 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 4.3牌号碳化硅单晶抛光片的牌号应符合附录A的规定
GB/T30656一2014 4.4规格 4.4.1碳化硅单晶抛光片按直径分为50.8mm、p76.2mm和100mm 4.4.2碳化硅单晶抛光片按产品质量,分为工业级简称P级),研究级简称R级)和试片级(简称D 级 4.5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几何参数要求序号项目 50.8tmm 676.2mm 100.0mm 直径及允许偏差/mm 50.8士0.2 76.2士0.2 100.0士0.5 主定位边长度及允许偏差/mm 16.0士1.7 22.0士2.0 32.5士2.0 次定位边长度及允许偏差/mm 8.0士1.7" 11.0士1.5 18.0士2.o 主定位边取向平行于(10i0)士5” 平行于(10i0)士5 平行于10i0)士5" 示意图见图2) 硅面;沿主定位边方硅面;沿主定位边方向硅面;沿主定位边方顺时针旋转90"士5” 向顺时针旋转90"士5 向顺时针旋转90"士5 次定位边取向示意图见图2 碳面;沿主定位边方碳面;沿主定位边方碳面沿主定位边方向逆时针旋转90"士5 向逆时针旋转90"士5" 向逆时针旋转90°士5 厚度及允许偏差/am 330士25 350士25 350士25 总厚度变化/4m S15 15 25 <45 翘曲度/Am 25 35 弯曲度(绝对值)/am" s15 35 25 10 粗糙度(10HmX10Hm)/nm 0.5 0.5 0.5 注;当客户对厚度有特殊要求时,由供需双方协商确定硅面 l0]方向 [110方向主定位边图2主、次定位边示意图
GB/T30656一2014 4.6表面取向 4.6.1碳化硅单晶抛光片的晶向为(0001) 4.6.2碳化硅单晶抛光片表面取向的正交晶向偏离为 a 正晶向:0"士0.25" b 偏晶向:碳化硅单晶抛光片的正交晶向偏离为晶片表面法线沿主定位边方向偏向(1120)方向 3.5"士0.5"或4"士0.5"或8"士0.5° 4.7 表面缺陷碳化硅单晶抛光片表面缺陷应符合表3的规定,其中50.8,76.2、100分别代表50.8 mm、 7a.2mm、,$10r mm 表3表面缺陷工业级试片级研究级序号检验项目 76.2 50.8 76.2 100 50.8 76.2 100 50.8 100 位于品片边缘且位于品片边缘且累积长度s10mm 裂绞且每个长度<2 mm 2mm<3mm2mm<3mm 3mm mm 尺<100um,且个数尺寸<3004m,且个数不单独要求，六方空洞满足可用面积>70% 2 二4 S6个 8 累计长度<1条直径,且划痕无无 S3条 5条 <8条表面沾污必无凹坑二5 s12个<20个<20个<45个 80个不单独要求,满足可用面积>70% 4.8微管密度碳化硅单晶抛光片的微管密度应满足工业级<10个/cmm,研究级<30个/em,试片级<100个/cmm 4.9结晶质量碳化硅单晶抛光片的结晶质量用摇摆曲线的半高宽(FwHM)表示，4H-Sic(o004或6H-SiC (0006)的FwHM应满足工业级小于30arcsec,研究级小于50arcsec,试片级无要求 4.10电阻率碳化硅单晶抛光片的电阻率应符合表4的规定表4电阻率单位为欧姆厘米导电类型晶型工业级研究级试片级 4H 0.025 0.l <0.l 导电型 6H 0.l 0.2 0.2 4H/6H 90%>1×1o 85%>1×101 75%)>1×10 半绝缘型
GB/T30656一2014 4.11 多型碳化硅单晶抛光片的多型要求应符合表5的规定表5多型试片级项目工业级研究级多型无 <2%面积 <5%面积检验方法 5.1 几何参数碳化硅单晶抛光片儿何参数的检测方法见表6. 表6几何参数检测方法序号检测项目参照标准直径及允许偏差/mmm GB/T14140 主定位边长度及允许偏差/mm GB/T13387 次定位边长度及允许偏差/mm GB/T13387 主定位边取向 GB/T13388 次定位边取向 GB/T13388 GB/T29507 厚度及允许偏差/m GB/T29507 总厚度变化/m 翘曲度/um1 GB/T6620 弯曲度/am GB/T6619 10 GB/T29505 粗糙度/nm 5.2表面取向碳化硅单晶抛光片表面取向的测量按GB/T1555的规定,用x射线定向仪对晶体基准面进行定向 5.3表面缺陷碳化硅单晶抛光片表面缺陷检测按GB/T6624规定的方法进行 5.4微管密度碳化硅单晶抛光片的微管密度按GB/T31351规定的方法,用光学显微镜在透射正交偏光下进行观察 5.5结晶质量碳化硅单晶抛光片的结晶质量按附录B规定的方法用高分辨率X射线衍射仪做双晶摇摆曲线
GB/T30656一2014 检测 5.6电阻率 5.6.1导电型抛光片电阻率测量按GB/T6616规定的方法进行 5.6.2半绝缘抛光片电阻率测量按DIN50448规定的方法进行 5.7多型碳化硅单晶抛光片的多型按附录C规定的方法检测检验规则 6.1检查和验收 6.1.1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标准的规定,并填写产品质量证明书 6.1.2需方可对收到产品按本标准的规定进行检验若发现产品质量不符合本标准或合同要求时,应在收到产品之日起3个月内向供方提出,由供需双方协商解决 6.2组批产品应成批提交验收,每批由同一碳化硅单晶体切割而成的并具有相同牌号的碳化硅单晶抛光片组成,每批片数由供需双方协商确定，一般不大于10片 6.3取样每批产品随机抽取20%进行检验,6片一10片取2片,5片及以下取1片 6.4检验结果的判定 6.4.1碳化硅单晶抛光片首先进行表面取向、微管密度、结晶质量、电阻率的抽检,抽检结果中若有一项不合格,则判该批产品不合格对6.4.1检验合格批次的碳化硅单晶抛光片进行几何参数表面缺陷、多型的检测,有一项检验 6.4.2 结果不合格,则取双倍数量的试样进行重复试验,如仍有检验结果不合格的,则判该批产品不合格标志,包装、运输、、储存和质量证明书 7.1标志产品包装盒上应有下列标志 7.1.1 产品名称 a b)晶型导电类型晶向; 晶片编号 c 7.1.2产品包装箱上应标明 a 产品名称、,型号、数量、发货日期; b)供方名称、地址、电话; c 需方名称,地址 d 防撞、防摔、防腐蚀标志
GB/T30656一2014 7.2包装 7.2.1在5级洁净室内,将清洗干净的碳化硅单晶抛光片放在特制的聚乙烯圆形包装盒里,用塑料袋充氮气密封 7.2.2封装好的晶片连同质量证明书一起装人“物流盒里”(每盒里的晶片数量依据晶片直径而定),再将“物流盒”放人包装箱内,周围用塑料泡沫填充,防止移动或相互挤压,最后用胶带封好 7.3运输,储存 7.3.1产品在运输过程中应防止挤压、碰撞并采取防震、防潮等措施 7.3.2产品应存放在洁净、干燥、无化学腐蚀的环境中 7.4质量证明书每批产品应有质量证明书,其上注明合同号,质量证明书编号 a) 晶片编号; b 晶片晶型、导电类型; 晶片加工类型、表面粗糙度 d 晶向角度、晶片直径尺寸、晶片厚度、晶片主/副定位边晶向及长度; 微管密度、摇摆曲线半高宽、电阻率; f 晶片可用面积; g 检验员盖章; h 出厂日期 i 订货单(或合同)内容本标准所列材料的订货单(或合同)内应包括下列内容: a)产品名称; 型号; b) e)数量; d 规格,技术要求; e)本标准编号
GB/T30656一2014 附录A 规范性附录碳化硅单晶抛光片牌号规定碳化硅单晶抛光片牌号由9位数字或字母组成,形式为wABCDE-XXX,各字母代表的含义如下 w -标准产品直径 50.8mm 6.2mm 100.0mm 晶型 H -6H 导电类型导电型 S 半绝缘型晶向角度正晶向 1°偏角 3.5"偏角 4?偏角 8 8"偏角 E 等级工业级 R -研究级 D 试片级硅面抛光状态研磨光学抛光化学机械抛光,即开即用 -碳面抛光状态研磨光学抛光化学机械抛光,即开即用厚度 430士25m E 350士25Am 330士25)m 示例，w24NoPCPF代表的含义为该产品为标准产品,直径为50.8mm.晶型为4H导电型、工业级产品,si面经化学机械抛光,C面为光学抛光、厚度范围为(330士25)m
GB/T30656一2014 附录 B 规范性附录碳化硅单晶抛光片摇摆曲线检测方法 B.1范围本附录规定了碳化硅单晶抛光片的摇摆曲线的检测方法本附录适用于在室温下晶向为[o001]的碳化硅晶片的[o001]方向及(0001)面的摇摆曲线检测 B.2方法提要 x射线衍射是一种常用于测量晶体晶格变形引起的残余应力的非破坏性检测方法存在损伤的晶体完整性下降,从而导致X射线衍射峰宽化,并且随着晶体损伤程度加剧摇摆曲线是根据晶面固定相应的20角,通过优化p,采用三轴晶高分辨x射线衍射方法在小范围内进行及20扫描,所得到的一个衍射峰强度和o的关系曲线根据摇摆曲线,计算半高宽,进而表征晶面在该点附近的结品质量 B.3仪器设备三轴晶高分辨x射线衍射仪高分辨双晶衍射仪是由单色器轴、样品轴、分析器轴组成的三轴衍射仪,其中样品轴由三个变量组成;是人射线与样品表面的夹角;x用于调节样品的俯仰,对样品的偏向进行补偿;中是绕样品法线旋转的一个圆 B.4样品 B.4.1碳化硅单晶抛光片的厚度应为0.4mm左右 B.4.2碳化硅单晶抛光片用肉眼在日光灯下观察表面应没有划痕、凹坑等 B.4.3碳化硅单晶抛光片测试前用无水乙醉浸泡多次清洗后,使用超声波清洗机清洗,确保样品表面清洁 B.5检测环境测量应在满足X射线衍射仪工作环境要求的实验室内进行 B.6检测程序 B.6.1测量 B.6.1.1测量点的位置去除晶片的边缘区域,沿(110>、(100)方向取点,中心点为一点,各测量点之间的间隔为D/4,共5 点,并使(100)面平行于X射线衍射平面检测点如图B.1所示,其中D为样品直径
GB/T30656一2014 <110 100> 图B.1圆形单晶片的测量点位置分布 B.6.1.2摇摆曲线测量摇摆曲线的测量按下列步骤进行: a)调节系统参数;选用红外样品台,4×Ge220单色器，1/16"发散狭缝.线光源0.1nmm×2mm 开放式探测器电压40kV,电流10mA一40mA(根据衍射峰强度进行调整) b 固定206H碳化硅,HKL:006,4H碳化硅,HIKL.:004 如果晶片存在偏角,可通过设置 offset进行补偿; 进行w扫描粗扫,调节X对进行补偿,循环扫描、调节,直至半高宽不变,最后精确扫描,扫描范围0.2",步长0.001"; 记录摇摆曲线,并用专用软件计算摇摆曲线的半高宽 B.6.2精密度本测试方法的半高宽测试结果标准偏差小于0.3aresee,相对偏差小于2% B.6.3测试报告测试报告应包括以下内容 a)样品规格、编号; b 摇摆线图; 每个测试点半高宽; D 测试结果; 每个测试点的探测器类别除主峰外的次峰个数; 测试日期和测试者 10o
GB/T30656一2014 附录c 规范性附录碳化硅单晶抛光片多型检测方法 C.1范围本方法适用于碳化硅单晶抛光片的多型的测定 c.2测试设备裸眼观测或拉曼光谱测试仪、直尺 c.3裸眼检查方法碳化硅单晶抛光片多型判定,首先采用裸眼宏观检查不同的晶型会显示不同的颜色(参考图 C.1) 当对结果有异议时,采用拉曼散射法对可疑区域进行扫描判断 15品型 6晶型 4H晶型图C.1多型示意图 C.4拉曼散射测试环境拉曼散射应在下列环境中进行测试温度:18C28C; a 相对湿度;不大于75% b 测试时要避光 c c.5测试结果分析将测试结果与图c.2中碳化硅的拉曼标准图谱进行比对,即可判断碳化硅单晶抛光片是否存在多型如果存在多型,用直尺测量多型区域边界并计算面积,进一步计算多型比例
GB/T30656一2014 786 100000 769 80000. 968." 800 172.8 255.8 57o 60000 15R-Sic 787 966 268 05 40000. 150 770 798 6H-SiC 779 80o 20000 610 205 g66 285,6 4H-SiC 200 400 00 10o 600 Ramanshi(cm' 图.2碳化硅的拉曼标准图谱 C.6测试报告测试报告应包括以下内容样品名称、规格型号; a b)碳化硅晶片拉曼光谱图(适用于拉曼测试)及晶型; c 多型比例; d)测量环境; 测试、审核人签字; e f 测试日期

碳化硅单晶抛光片GB/T30656-2014详解

碳化硅单晶抛光片是一种在先进制造业中广泛使用的高精度材料，其主要用途包括LED芯片、功率器件、光伏电池等领域。GB/T30656-2014作为我国这一领域的技术规范，对碳化硅单晶抛光片的质量要求、检验方法、标志和包装等进行了明确规定。

技术规范

GB/T30656-2014规定了碳化硅单晶抛光片的技术要求和检验方法。其中，它明确了碳化硅单晶抛光片的型号、尺寸、表面形态、光学性能、机械性能、化学成分、杂质含量等重要指标，并提出了相应的测试和评价方法。

工艺流程

碳化硅单晶抛光片的制造工艺主要包括原料制备、单晶生长、切割和抛光等。具体来说，它采用高温熔解法将纯碳粉和高纯二氧化硅按一定比例进行混合后，在高温下进行反应，得到碳化硅单晶。

然后，通过对单晶进行切割和抛光，将其加工成所需的形状和尺寸。最后，对成品进行清洗和检测，确保其符合相关标准。

特点优势

碳化硅单晶抛光片具有以下几个特点优势：

硬度高：碳化硅单晶的硬度仅次于金刚石，能够承受高压力和强酸碱侵蚀；
热稳定性好：碳化硅单晶在高温下不易变形，因此适合用于高温环境下的器件制造；
化学稳定性好：碳化硅单晶对多种有机和无机溶剂的稳定性较高，且不易与大多数金属氧化物反应；
表面光洁度高：碳化硅单晶的表面经过抛光处理后，具有极高的光洁度和平整度，适合制造高精度器件。

总之，碳化硅单晶抛光片是一种性能优良、用途广泛的高精度材料。通过GB/T30656-2014对其质量要求的规范，可以保证其在生产和使用中的稳定性和可靠性。