电力系统高压功率器件用碳化硅外延片使用条件

DLICSFORMTEXT29.045FORMTEXTH83DL/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX电力系统高压功率器件用碳化硅外延片使用条件Siliconcarbideepitaxialwaferacceptancespecificationforhighvoltagepowerdevicesatthegridsystem（征求意见稿）FORMTEXT     FORMDROPDOWNFORMTEXT     FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施FORMTEXTXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布国家能源局发布DL/TXXXXX—XXXXPAGEPAGE4PAGEPAGEIIDL/TXXXXX—XXXXPAGEPAGEIDL/TXXXXX—XXXXPAGEPAGE12电力系统高压功率器件用碳化硅外延片使用条件范围本标准规定了电力系统高压功率器件用碳化硅外延材料的各项技术指标。本标准适用于高电压功率器件应用的碳化硅外延材料。本标准适用于直径为Φ100mm和Φ150mm的碳化硅外延材料。规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。IEC63068-1Semiconductordevices-Non-destructiverecognitioncriteriaofdefectsinsiliconcarbidehomoepitaxialwaferforpowerdevices-Part1:ClassificationofdefectsIEC63068-2Semiconductordevices–Non-destructiverecognitioncriteriaofdefectsinsiliconcarbidehomoepitaxialwaferforpowerdevices-Part2:TestmethodfordefectsusingopticalinspectionGB/T14264半导体材料术语GB/T30656碳化硅单晶抛光片GB/T30866碳化硅单晶片直径测试方法GB/T30868碳化硅单晶片微管密度的测定化学腐蚀法GB/T31351碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法GB/T32278碳化硅单晶片平整度测试方法术语和定义GB/T14264界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1掉落物downfall掉落物是一种小颗粒物，一般为从生长室内壁上掉落下来的3C-SiC颗粒，外延生长过程中被外延层所包裹，通常会以颗粒物所在位置为起点，诱发三角形缺陷。[IEC63068-1，定义4.2.12]3.2三角形triangle呈现三角形形状，含有两条及两条以上的边线，具有方向性，第三条边与主参考边几近成90度。三角形头部有时有一明显的小三角形凹痕，内含3C-SiC晶型层。[IEC63068-1，定义4.2.11]3.2胡萝卜carrot呈胡萝卜形状，长条形线状缺陷，其中一端较粗。胡萝卜缺陷具有方向性，方向沿水平方向，与主参考边几近平行。[IEC63068-1，定义4.2.10]3.4长三角形largetriangle呈三角形形状，其中第三条边一般较长，形成大钝角。长三角型有方向性，第三条边与主参考边几近垂直。[IEC63068-1，定义4.2.13]3.5台阶聚集stepbunching台阶具有方向性，沿竖直方向，与主参考边几近垂直。碳化硅外延生长过程中，表面原子级台阶容易发生聚集的现象，严重时会在表面形成细长型的三角形凸起，凸起的高度可达数微米。另外，在晶片划伤处台阶聚集现象往往更加严重，形成细长型三角形的密集排列。[IEC63068-1，定义3.18]技术要求规格产品按直径尺寸分为Φ100mm和Φ150mm。外延片晶向产品晶向为<0001>±0.5°，偏（<1120>±0.5°）方向4°。4.3导电类型产品按导电类型分为n型和p型。4.4衬底参数衬底的电阻率应符合表1的规定，衬底的晶向、几何尺寸等参数应符合GB/T30656的规定。表1衬底参数晶型导电类型掺杂元素电阻率/ohm-cm直径/mm翘曲度/um弯曲度/um微管密度/cm-24HnN0.012～0.02810040±25小于0.315040±404.5外延片厚度变化外延层厚度及其允许偏差应符合表2的规定，外延层厚度最大相对标准偏差（TV(t)）按公式（1）计算，外延TV(t)=式中：TV(t)—N—测试点数；直径为100mm的外延片采取5点，分别指中心点以及子啊平行于和垂直于主参考面的两条直径上距周边6mm±1mm的5点位置处；直径为150mm的外延片采取9点，分别为中心点以及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。ti—第i点的外延层厚度，单位为微米（μm）t—外延层厚度的平均值。表2厚度允许偏差平均厚度(μm)允许偏差/%t≤50μm±550μm＜t≤100μm±4100μm＜t≤200μm±2.5表3厚度最大相对标准偏差平均厚度最大相对标准偏差/%t≤50μm350μm＜t≤100μm4100μm＜t≤200μm54.6外延片掺杂浓度4.6.1n型外延层掺杂元素为氮，p型外延层掺杂元素为铝。4.6.2外延层中心掺杂浓度允许偏差应符合表4的规定。表4掺杂浓度允许偏差平均厚度平均掺杂浓度/cm-3允许偏差/%t≤50μm>1E15±1050μm＜t≤100μm1E141E15±15100μm＜t≤200μm1E145E14—4.6.3掺杂浓度最大相对标准偏差（CV(c)）按公式（

CV(c)=[i=1Nci式中：CV(c)—N—测试点数；直径为100mm的外延片采取5点，分别指中心点以及子啊平行于和垂直于主参考面的两条直径上距周边6mm±1mm的5点位置处；直径为150mm的外延片采取9点，分别为中心点以及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。ci—第i点的外延层掺杂浓度，单位为每立方厘米（cm-3）c—外延层掺杂浓度的平均值。表5掺杂浓度最大相对标准偏差平均厚度平均掺杂浓度/cm-3直径/mm最大相对标准偏差/%t≤50μm>1E1510081501050μm＜t≤100μm1E141E151001515015100μm＜t≤200μm1E145E14100—1504.7外延片缺陷4.7.1外延片基面位错密度不大于10cm-2。4.7.2表面缺陷区域系指直径100mm和150mm碳化硅外延片边缘去除5mm环形区域的整个表面。4.7.3外延片表面缺陷密度，应符合表6的规定。表6表面缺陷限度序号缺陷名称外延片直径/mm缺陷限度1掉落物100、150≤0.5个/cm-22胡萝卜100、1503三角形100、1504长三角形100、150总长度≤1个直径5台阶聚集100、1506划伤100、1504.8外延片表面粗糙度对不同厚度规格的要求如表7。表7表面粗糙度平均厚度表面粗糙度（10umX10um）Rat≤50μm<0.3nm50μm＜t≤100μm<0.5nm100μm＜t≤200μm<1nm4.9N型外延片的少子寿命对不同厚度规格的要求如表8。表8少子寿命平均厚度少子寿命t≤50μm>0.6us50μm＜t≤100μm>1.0us100μm＜t≤200μm>1.5us4.10外延片翘曲、弯曲度、总厚度变化对不同厚度规格的要求如表9表9翘曲度、弯曲度、总厚度变化平均厚度直径/mm翘曲度/um弯曲度/um总厚度变化/umt≤50μm100<40<±40<10150<50<±50<1050μm＜t≤100μm100<50<±50<10150——————100μm＜t≤200μm100——————150——————4.11金属污染对各种金属离子浓度的要求如表10。表10金属污染金属元素含量atoms/cm2铜＜1E11铁＜1E11铬＜1E11锌＜1E11镍＜1E11钾＜1E12钠＜1E12铝＜1E124.12如客户对某些项目有特殊规定，由供需双方协商决定。测试方法外延片的厚度测试按红外反射方法进行，或按供需双方商定的办法进行。外延片的掺杂浓度按汞探针电容-电压法进行，或按供需双方商定的办法进行。外延片的基面位错测试按荧光光谱进行，或按供需双方商定的办法进行。外延片的表面缺陷测试按IEC63068-2规定进行。外延片的表面粗糙度测试按原子力显微镜方法进行，或按供需双方商定的办法进行。外延片的少子寿命测试按微波反射光电导衰减法进行，或按供需双方商定的办法进行。外延片的翘曲度、弯曲度、总厚度变化的测试按GB/T32278的规定进行。外延片的金属污染测试按全反射X光荧光光谱测试方法进行，或按供需双方商定的办法进行。包装、标志、运输、储存6.1包装、标志6.1.1碳化硅外延片应在洁净室内装入专用的包装盒包装，外用洁净的塑料袋充氮气或真空封装。每个片盒应贴有产品标签，标签内容至少应包括：产品名称、规格、片数、批号等信息。或按供需双方商定的其他方法包装。6.1.2包装箱内应有装箱单，外侧应有“小心轻放”、“防腐防潮”、“易碎”字样或标记，并注明：a)需方名称；b)产品名称；c)产品数量；d)供方名称。6.1.3每批次产品应附产品质量证明书，注明：a)供方名称；b)产品名称；c)产品批号；d)产品数量；e)电阻率测试方法；f)产品晶向；g)各项检验结果；h)本标准编号；i)出厂日期。6.2运输、储存6.2.1产品在运输中应轻装轻卸、勿挤勿压、并有防震措施。6.2.2产品应储存在洁净干燥环境中。目  次TOC\o"1-1"\h\u目  次 I前言 II1范围 32规范性引用文件 33术语和定义 34技术要求 45测试方法 76包装、标志、运输、储存 8DL/TXXXXX—XXXXPAGEPAGEIDL/TXXXXX—XXXXPAGEPAGE12前言本标准规定了电力系统高压功率器件用碳化硅外延产品的各项技术指标。请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由全球能源互联网研究院有限公司提出并解释。本标准由中国电力企业联合会电力系统用电力电子器件标准化技术委员会（CEC/TC08）归口。本标准起草单位：全球能源互联网研究院有限公司、芜湖启迪半导体有限公司、中国电子科技集团公司第五十五研究所、东莞市天域半导体科技有限公司、瀚天天成电子科技(厦门)有限公司、国网经济技术研究院有限公司。本标准主要起草人：钮应喜、杨霏、李赟、孙国胜、冯淦、张新河、陈志霞、王翼、石岩、杨勇。本标准为首次发布。目  次TOC\o"1-1"\h\u目  次 I前言 II1范围 32规范性引用文件 33术语和定义 34技术要求 45测试方法 76包装、标志、运输、储存 8前言本标准规定了电力系统高压功率器件用碳化硅外延产品的各项技术指标。请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担