GB∕T 36646-2018 制備氮化物半導體材料用氫化物氣相外延設(shè)備

GB/T36646—2018制備氮化物半導體材料用氫化物氣相外延設(shè)備國家市場監(jiān)督管理總局I Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 1 14產(chǎn)品分類和標記 24.1分類 24.2型號標記 2 3 35.2環(huán)境溫度 35.3相對濕度 35.4大氣壓力 35.5潔凈室等級 4 45.7動力氣體 4 4 46.2氣體輸運系統(tǒng) 46.3電氣系統(tǒng) 46.4控制軟件 46.5整機性能 56.6安全防護 5 67.1壓升率測試 67.2氣體輸運系統(tǒng)檢測 67.3電氣系統(tǒng)檢測 67.4控制軟件檢測 77.5整機性能檢測 77.6安全防護檢測 9 9 98.2型式檢驗 98.3出廠檢驗 Ⅱ 9.1標志 9.3運輸 9.4儲存 附錄A(規(guī)范性附錄)氮化物外延材料厚度測量 ⅢGB/T36646—20181制備氮化物半導體材料用氫化物氣相外延設(shè)備本標準規(guī)定了制備氮化物半導體材料用氫化物氣相外延設(shè)備(以下簡稱“HVPE設(shè)備”)的產(chǎn)品分本標準適用于制備直徑50.8mm～152.4mm氮化物半導體材料的HVPE設(shè)備。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T3768—2017聲學聲壓法測定噪聲源聲功率級和聲能量級采用反射面上方包絡(luò)測量面的簡易法GB/T5080.7—1986設(shè)備可靠性試驗恒定失效率假設(shè)下的失效率與平均無故障時間的驗證試驗方案GB5226.1—2008機械電氣安全機械電氣設(shè)備第1部分：通用技術(shù)條件GB/T6388—1986運輸包裝收發(fā)貨標志GB50073—2013潔凈廠房設(shè)計規(guī)范GB/T50087—2013工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范GB50646—2011特種氣體系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范SJ/T37—1996電子工業(yè)專用設(shè)備型號編制及命名方法GB/T14264—2009和GB50646—2011界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。對襯底片進行外延工藝的腔室。反應(yīng)室內(nèi)承載盤上能單層排布直徑為50.8mm襯底的最多片數(shù)。注：2時襯底的直徑為50.8mm。2設(shè)備根據(jù)運行中的事件觸發(fā)的狀態(tài)，根據(jù)不同安全等級可給出提示、示警、警報或自動采取相應(yīng)措施。聯(lián)鎖interlock[GB50646—2011,定義2.0.1]4產(chǎn)品分類和標記a)垂直式——反應(yīng)氣體噴出方向與襯底表面垂直；b)水平式——反應(yīng)氣體噴出方向與襯底表面平行；c)混合式——除以上兩種噴氣方式以外的其他方式。根據(jù)SJ/T37—1996的規(guī)定，HVPE設(shè)備的型號表示如圖1所示。3-改進代號設(shè)計順序號一主參數(shù)—品種代號—形式代號—類別代號說明：類別代碼，HVPE設(shè)備屬于表面處理和薄膜淀積設(shè)備，根據(jù)SJ/T37—1996中表1劃分，應(yīng)使用大寫字母“M”表示；形式代碼，HVPE設(shè)備屬于淀積及外延設(shè)備，根據(jù)SJ/T37—1996中表2劃分，應(yīng)使用數(shù)字“8”表示；*品種代碼，HVPE設(shè)備屬于氣相外延設(shè)備，根據(jù)SJ/T37—1996中表2劃分，應(yīng)使用數(shù)字“5”表示；d主參數(shù)，反應(yīng)室容量為HVPE設(shè)備主參數(shù)，使用兩位數(shù)字表示，不足兩位時第一位為空格。設(shè)計順序號，從第一臺設(shè)備開始給定，用阿拉伯數(shù)字從“1”起順序表示；f改進代號，按改進的先后順序用大寫漢語拼音字母“A、B、C……”順序表示。示例：以反應(yīng)室容量為19片，設(shè)計順序為2的未改進HVPE設(shè)備為例，其型號為：M8519-2A型號中各要素的含義如下：M——類別代碼，“M”表示該HVPE設(shè)備為表面處理和薄膜淀積設(shè)備；8——形式代碼，“8”表示該HVPE設(shè)備為淀積及外延設(shè)備；5——品種代碼，“5”表示該HVPE設(shè)備為氣相外延設(shè)備；19——主參數(shù)，“19”表示該HVPE設(shè)備的反應(yīng)室容量為19片；2——設(shè)計順序號，“2”表示該HVPE設(shè)備為第2次設(shè)計的設(shè)備；設(shè)備是首次設(shè)計未經(jīng)過改進的版本。5.4大氣壓力大氣壓力為86kPa～106kPa。4GB/T36646—20185.5潔凈室等級潔凈室應(yīng)符合GB50073—2013中的規(guī)定，潔凈度等級優(yōu)于5級。冷卻水溫度要求為18℃~26℃,壓力為0.2MPa～0.4MPa,雜質(zhì)顆粒直徑小于100μm。6要求壓升率應(yīng)不高于50Pa/h。6.2氣體輸運系統(tǒng)氣體輸運系統(tǒng)應(yīng)符合GB50646—2011的規(guī)定。6.3電氣系統(tǒng)HVPE設(shè)備應(yīng)具備短路、過載、欠電壓等常見異常的保護功能，具體的保護要求應(yīng)符合GB5226.1—2008中第7章的規(guī)定。HVPE設(shè)備中帶金屬外殼的電氣部件應(yīng)符合GB5226.1—2008中第8章的規(guī)定。HVPE設(shè)備中電氣部分的配線要求應(yīng)符合GB5226.1—2008中第13章的規(guī)定。HVPE設(shè)備至少應(yīng)具備菜單記錄功能。有條件的，設(shè)備可具備全時記錄功能。軟件應(yīng)按照不同的用戶設(shè)定不同的權(quán)限，權(quán)限至少對應(yīng)以下三級操作界面：a)一級操作界面(初級權(quán)限);b)二級操作界面(中級權(quán)限);c)三級操作界面(高級權(quán)限)。各級權(quán)限說明見表1。5GB/T36646—2018表1軟件權(quán)限等級說明操作界面使用對象權(quán)限內(nèi)容一級操作界面操作員只可按照工藝菜單執(zhí)行程序二級操作界面工藝工程師可編寫修改工藝菜單，可執(zhí)行程序三級操作界面管理員可修改參數(shù)設(shè)置，可編寫修改工藝菜單，可執(zhí)行程序軟件應(yīng)有異常情況報警及聯(lián)鎖功能。6.5整機性能HVPE設(shè)備外觀應(yīng)符合以下要求：b)所有液體管道和接口無漏液現(xiàn)象；HVPE設(shè)備外延性能應(yīng)符合以下要求：a)載片量典型值為：1/3/7/11/19/21;d)片內(nèi)厚度不均勻性應(yīng)≤10%;e)片間厚度不均勻性應(yīng)≤15%。壓力控制范圍為5Pa～106kPa,控制精度為±400Pa。溫度控制范圍：50℃~1100℃,控制精度為±1℃。HVPE設(shè)備噪聲應(yīng)不高于GB/T50087—2013規(guī)定的正常工作狀態(tài)下精密裝配線、精密加工車間、計算機房的噪音限值70dB。HVPE設(shè)備平均無故障時間(MTBF)應(yīng)≥500h。6.6安全防護6.6.1氣體流量異常報警(提示)當氣體流量實際值與設(shè)定值偏差大于10%時，HVPE設(shè)備應(yīng)觸發(fā)氣體流量異常報警。66.6.2熱電偶異常報警(提示)當熱電偶沒有溫度數(shù)值返回時，HVPE設(shè)備應(yīng)觸發(fā)熱電偶異常報警。6.6.3超溫報警及聯(lián)鎖當監(jiān)測溫度大于設(shè)定的報警溫度時，HVPE設(shè)備應(yīng)觸發(fā)超溫報警及聯(lián)鎖。6.6.4斷水報警及聯(lián)鎖當冷卻水的流量低于設(shè)定的報警值時，設(shè)備應(yīng)觸發(fā)斷水報警及聯(lián)鎖。6.6.5斷電報警及聯(lián)鎖當HVPE設(shè)備斷電時，應(yīng)觸發(fā)斷電報警及聯(lián)鎖。6.6.6特種氣體泄漏報警及聯(lián)鎖根據(jù)外延工藝所涉及的特種氣體，HVPE設(shè)備應(yīng)安裝有對應(yīng)的特種氣體監(jiān)測器，可探測微量特種氣體泄露，發(fā)現(xiàn)泄露時設(shè)備應(yīng)觸發(fā)特種氣體泄露報警及聯(lián)鎖。注：本條中的特種氣體不包括惰性氣體，如：氮氣、氬氣等。6.6.7動力氣體報警及聯(lián)鎖當動力氣體壓力低于設(shè)定的報警值時，HVPE設(shè)備動力氣體報警及聯(lián)鎖。6.6.8急停開關(guān)急停開關(guān)應(yīng)該符合GB5226.1—2008中第10章的規(guī)定，能切斷設(shè)備的總電源，觸發(fā)斷電報警及聯(lián)鎖。7檢測方法7.1壓升率測試HVPE設(shè)備安裝完成后，開啟抽真空設(shè)備，當反應(yīng)室壓力小于P?(P。一般取10Pa),關(guān)閉反應(yīng)室的所有進出氣閥門，停掉所有抽真空設(shè)備。在干凈、冷態(tài)、空載條件下分別記錄T?和T?兩個時間點測得的壓力值P?和P?,一般要求T?與T?時間相差不少于1h。通過式(1)計算壓升率：式中：……Q——表示壓升率，單位為帕每小時(Pa/h);P?——T?時間的壓力值，單位為帕(Pa);P?——T?時間的壓力值，單位為帕(Pa);T?——記錄壓力P?值時的時間；T?——記錄壓力P?值時的時間。7.2氣體輸運系統(tǒng)檢測檢查氣體輸運系統(tǒng)附帶的報告文件是否齊全，驗收的結(jié)果是否合格。7.3電氣系統(tǒng)檢測使HVPE設(shè)備處于短路、過載、欠電壓等異常狀態(tài)，檢查保護功能是否正常啟動。77.3.2等電位聯(lián)結(jié)檢查設(shè)備使用接地電阻測量儀，按照GB5226.1—2008中18.2.3中程序C檢測。7.3.3電氣配線檢查設(shè)備的電氣配線是否整齊鋪設(shè)于線槽內(nèi)，配線標識是否清晰，與電路圖是否準確對應(yīng)等。7.4控制軟件檢測7.4.1控制功能檢查軟件界面上是否具有溫度、壓力、機械運動、菜單調(diào)用及報警處理的的控制功能區(qū)域，在對應(yīng)區(qū)域內(nèi)是否能夠有效地寫入控制參數(shù)和顯示設(shè)備狀態(tài)。7.4.2記錄功能7.4.3權(quán)限分級通過軟件分別登入初級、中級和高級的用戶權(quán)限級別，檢查是否只可對應(yīng)執(zhí)行如表1所述的權(quán)限內(nèi)容。7.4.4報警與聯(lián)鎖檢查軟件是否具有報警與聯(lián)鎖功能。注：具體分項檢測內(nèi)容詳見7.6安全防護試驗。7.5整機性能檢測7.5.1外觀檢查目視檢查HVPE設(shè)備的外觀。7.5.2設(shè)備外延性能清點反應(yīng)室內(nèi)承載盤上可以放置直徑為50.8mm襯底工件的襯底槽數(shù)量。7.5.2.2外延層厚度使用HVPE設(shè)備進行材料外延，并采用附錄A的方法測量外延材料厚度。7.5.2.3外延速率使用HVPE設(shè)備進行材料外延，且時長不小于20min,得到外延材料后，按照附錄A中測量的方法，測量外延材料的平均厚度，計算厚度與時間的比值，得到外延速度。7.5.2.4片內(nèi)厚度不均勻性使用附錄A的方法采集到一片外延材料的5組膜厚數(shù)據(jù)，并通過式(2)計算片內(nèi)厚度不均勻性：8GB/T36646—2018△?——厚度不均勻性；δmax——5組厚度數(shù)據(jù)中的最大值；?min——5組厚度數(shù)據(jù)中的最小值；δ——根據(jù)附錄A得到的外延材料厚度。7.5.2.5片間厚度不均勻性使用附錄A的方法測量單次生長后腔內(nèi)所有外延材料的厚度，并通過式(3)和式(4)計算片間厚度不均勻性。 (3)被測量晶片外延材料厚度的平均值；n——晶片數(shù)量；δ;——每一片晶片上外延材料厚度，即附錄A中計算出來的每片平均厚度值；△δ——表示被測量晶片片間厚度不均勻性；δmx——被測量晶片中外延材料厚度的最大值；?min——被測量晶片中外延材料厚度的最小值。7.5.3系統(tǒng)壓力性能向反應(yīng)室通入一定量的安全氣體(如氮氣等),將系統(tǒng)壓力設(shè)定為6.5.3要求的壓力控制范圍內(nèi)的任意值，觀察反饋壓力值是否根據(jù)壓力設(shè)定值變化，并最終與設(shè)定值相符。向反應(yīng)室通入一定量的安全氣體(如氮氣等),將系統(tǒng)壓力設(shè)定為6.5.3要求的壓力控制范圍內(nèi)的任意值，等待壓力穩(wěn)定后，記錄壓力反饋系統(tǒng)的壓力值，并與壓力檢測儀器監(jiān)測的實際壓力值做對比，計算壓力控制精度(實際壓力值與壓力反饋系統(tǒng)的壓力值之差即為壓力控制精度)。7.5.4系統(tǒng)溫控性能將HVPE設(shè)備各溫區(qū)的溫度設(shè)定為6.5.4要求的溫度控制范圍內(nèi)的任意值，等待溫度反饋系統(tǒng)監(jiān)測溫度穩(wěn)定后，檢查各溫區(qū)反饋溫度值與溫度設(shè)定值是否一致。7.5.4.2溫度穩(wěn)定性將HVPE設(shè)備各溫區(qū)的溫度設(shè)定為6.5.4要求的溫度控制范圍內(nèi)的任意值，等待溫度反饋系統(tǒng)監(jiān)測溫度穩(wěn)定后，每隔5min記錄一次各溫區(qū)的反饋溫度，試驗時間為1h,各溫區(qū)的溫度波動范圍應(yīng)符合6.5.4的要求。7.5.5噪聲測試在HVPE設(shè)備正常運行條件下，按照GB/T3768—2017的規(guī)定測試噪聲。9HVPE設(shè)備平均無故障工作時間按GB/T5080.7—1986中第4章規(guī)定的截尾序貫試驗表1中方案4:7進行：α為20%;β為20%;Dm為3;再根據(jù)GB/T5080.7—1986中圖20和表8判斷結(jié)果。將超溫報警值設(shè)為0℃,檢查HVPE設(shè)備在常溫下是否觸發(fā)超溫警報及聯(lián)鎖。將各冷卻水支路的水流量報警值設(shè)為2L/min,關(guān)閉冷卻水進水閥門，檢查HVPE設(shè)備是否觸發(fā)斷水報警及聯(lián)鎖。使用密閉容器裝