电力系统高压功率器件用碳化硅外延片使用条件

ICS29.045

H83DL

中华人民共和国电力行业标准

DL/TXXXXX—XXXX

电力系统高压功率器件用碳化硅外延片使

用条件

Siliconcarbideepitaxialwaferacceptancespecificationforhighvoltagepower

devicesatthegridsystem

（征求意见稿）

XX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

国家能源局发布

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II

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电力系统高压功率器件用碳化硅外延片使用条件

1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①100mm和中150mm的碳化硅外延材料。

2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F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-des(ruc(iverecognitioncriteriaofdefectsinsilicon

carbidehomocpitaxialwaferforpowerdevices-Part1:Classificationofdefects

IEC63068-2Semiconductordevices-Non-destructiverecognitioncriteriaofdefectsinsilicon

carbidehomocpitaxialwaferforpowerdevices-Part2:Testmethodfordefectsusingopticalinspection

GB/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嫉化硅单晶片平整度测试方法

3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,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4211]

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。

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4一第i点的外延层厚度，单位为微米(pm)；

t一外延层厚度的平均值。

表2厚度允许偏差

平均厚度”im)允许偏差/%

t<5O|im±5

SO^m<t<1OOJ.im±4

100nm<t<200nm±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<50gm3

50gm<t<100^im4

100pm<t<200nm5

4.6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"允许偏差

t<50pm>1E15±10

50pm<t<l00pm1E14A1E15±15

—

1OOpm<t<200|xm1E14务5E14

4.6.3掺杂浓度最大相对标准偏差(Q(c))按公式(2)计算，外延层径向掺杂浓度变化应符合

表5的规定。

Cy(c)=x100%...........⑵

式中:

Q(c)—外延层掺杂浓度相对标准偏差，通常以百分数表示:

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6mni±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6nmi±1mm的9点位置处。

。一第i点的外延层掺杂浓度，单位为每立方厘米(cm。).

C一外延层掺杂浓度的平均值。

III

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表5掺杂浓度最大相对标准偏差

平均厚度平均掺杂浓度/cm7直径/mm最大相对标准偏差/%

>1E15IGO8

15010

1E14务1E15IGO15

50pm<t<100pm

15015

1E14^5R14100—

100pm<t<200pm

150

4.7外延片缺陷

4.7.1外延片基面位错密度不大于10cm2。

4.7.2表面缺陷区域系指直径100mm和150nnn碳化硅外延片边缘去除5nlm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

2胡萝卜100、150<0.5个/cnF

3三角形100、150

4长三角形100、150

5台阶聚集100、150总长度W1个直径

6划伤100、150

4.8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(lOumXlOum)Ra

t<50|im<0.3nm

50HmV&lOOpm<0.5nm

100|.im<t<200j.im<lnni

4.9N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

平均惇度少子寿命

t<50gm>0.6us

IV

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50pm<t<100^m>1.0us

100pm<f<200|im>1.5us

4.10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

平均厚度直径翘曲度/um弯曲度/um总厚度变化/um

ICO<40<±40<10

t<50pm

150<50<±50<10

ICO<50<±50<10

50pm<t<100pm

150———

———

100pm<ICO

150———

t<200|im

4.11金属污染

对各种金属离子浓度的要求如表1()。

表10金属污染

金属元素含量atoms/cm'

铜<1E11

铁<1E11

辂<1E11

锌<1E11

锲<1EU

钾<1E12

钠<1E12

铝<1E12

4.12如客户对某些项目有特殊规定，由供需双方协商决定。

5测试方法

5.1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。

5.2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。

5.3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。

V

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5.4外延片的表面缺陷测试按IEC63068-2规定进行。

5.5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。

5.6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。

5.7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。

5.8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。

6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。

VI

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目次

目次............................................................................VII

刖a.........................................................................I

1范围................................................................................I

2规范性引用文件......................................................................I

3术语和定义..........................................................................I

4技术要求...........................................................................II

5测试方法............................................................................V

6包装、标志、运输、储存.............................................................VI

VII

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,>Z1—1—

刖s

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。

本标准由中国也力企也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（度门）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、李赞、孙国胜、冯浪、张新河、陈志霞、王翼、石

岩、杨勇。

本标准为首次发布。

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目次

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刖a...........................................................