GBT-LED外延芯片用砷化鎵襯底編制說明

國家標(biāo)準(zhǔn)《LED外延芯片用砷化鎵襯底》編制說明（審定稿）一、工作簡況1、立項(xiàng)目的與意義砷化鎵是一種重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料，是LED外延芯片的關(guān)鍵襯底材料，在微電子、光電子等領(lǐng)域有非常明顯的優(yōu)勢。我國較早就開展了LED外延芯片用砷化鎵襯底材料的研究工作，在砷化鎵襯底材料生長和性質(zhì)方面的研究取得了很多成果，目前已經(jīng)形成成熟的產(chǎn)品體系熟。2014年制定了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T30856-2014《LED外延芯片用砷化鎵襯底》，隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有產(chǎn)品的需求，有必要對技術(shù)參數(shù)加以規(guī)范，進(jìn)行修訂、增加相關(guān)指標(biāo)。形成新的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)后可作為砷化鎵單晶行業(yè)今后組織生產(chǎn)、銷售和接受質(zhì)量監(jiān)督的依據(jù)，以利于LED外延芯片用砷化鎵襯底材料更好發(fā)展。2、任務(wù)來源根據(jù)《國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會關(guān)于下達(dá)(2023年)推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃（修訂）的通知》（國標(biāo)委發(fā)[2023]58號，由大慶溢泰半導(dǎo)體材料有限公司（以下簡稱溢泰）負(fù)責(zé)修訂GB/T30856-2014《LED外延芯片用砷化鎵襯底》，計(jì)劃編號為20231115-T-469，后由于編制單位內(nèi)部進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)整，負(fù)責(zé)該標(biāo)準(zhǔn)起早工作的人員、儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)均有南京集溢半導(dǎo)體科技有限公司提供或者承擔(dān)，為此以后該標(biāo)準(zhǔn)的起草單位變更為南京集溢半導(dǎo)體科技有限公司。3、承擔(dān)單位概況本項(xiàng)目承擔(dān)單位南京集溢半導(dǎo)體科技有限公司，成立于2022年8月，2023年1月完成A輪融資，2024年全資收購大慶溢泰半導(dǎo)體材料有限公司，公司主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)多年從事Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料研制和生產(chǎn)，且重視標(biāo)準(zhǔn)化工作，是全國半導(dǎo)體器件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會秘書處依托單位，多年來一直在標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域開展了大量國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)化工作。大慶溢泰半導(dǎo)體材料有限公司是南京集溢半導(dǎo)體科技有限公司的全資子公司，從事砷化鎵材料制備工作已有6余年的歷史，公司經(jīng)營的范圍包括半導(dǎo)體新材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、技術(shù)服務(wù)等。公司運(yùn)營、技術(shù)團(tuán)隊(duì)在半導(dǎo)體襯底材料領(lǐng)域有30多年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，具有很強(qiáng)的技術(shù)開發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，先后承擔(dān)了多項(xiàng)國家，省里，市里的重大專項(xiàng)、重大預(yù)研、國產(chǎn)化等多種任務(wù)，了解和熟悉國內(nèi)砷化鎵材料的生產(chǎn)、使用和研制工作動(dòng)態(tài)及技術(shù)水平。公司現(xiàn)已成為二代半導(dǎo)體襯底材料，全國TOP3供應(yīng)商。4、編制過程大慶溢泰半導(dǎo)體材料有限公司于2023年1月成立編制組，負(fù)責(zé)本標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)研和編寫工作，后由于編制單位內(nèi)部進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)整，負(fù)責(zé)該標(biāo)準(zhǔn)起早工作的人員、儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)均有南京集溢半導(dǎo)體科技有限公司提供或者承擔(dān)，為此以后該標(biāo)準(zhǔn)的起草單位變更為南京集溢半導(dǎo)體科技有限公司，目前項(xiàng)目的編制工作歸南京集溢半導(dǎo)體科技有限公司。具體工作如下：2023年1月至10月之間，編制組根據(jù)任務(wù)落實(shí)會確定的起草原則，對國內(nèi)外生產(chǎn)LED外延芯片用砷化鎵襯底的相關(guān)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研和統(tǒng)計(jì)，并調(diào)研了下游客戶的質(zhì)量要求，按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的編制原則、框架要求和國家的法律法規(guī)，同時(shí)結(jié)合企業(yè)的一些技術(shù)指標(biāo)和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，于2023年12月起草了本標(biāo)準(zhǔn)的初稿，初稿已經(jīng)于2024年3月在南京半導(dǎo)體材料標(biāo)準(zhǔn)工作會議上進(jìn)行初步討論；2024年3月至5月之間，根據(jù)南京半導(dǎo)體材料標(biāo)準(zhǔn)會議上的討論內(nèi)容，確定增加標(biāo)準(zhǔn)編制的原則、標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)字樣改為文件、表格均需要增加標(biāo)題、全文統(tǒng)稱為砷化鎵襯底、恢復(fù)Warp相關(guān)數(shù)據(jù)、潔凈度需要根據(jù)最新標(biāo)準(zhǔn)定義、重新定義組批等相關(guān)工作，行形成第二次草案，計(jì)劃2024年6月進(jìn)行第二次的討論、征求意見工作；2024年6月至9月之間，根據(jù)武漢半導(dǎo)體材料標(biāo)準(zhǔn)會議上的討論內(nèi)容，確定增加LD外延芯片用砷化鎵襯底可以參照執(zhí)行、Φ150mm和Φ200mm單獨(dú)成一個(gè)表格、附錄A和附錄B刪除等相關(guān)內(nèi)容，并發(fā)送相關(guān)單位進(jìn)行征集意見，北京大學(xué)廣東東莞光電研究院丁老師提出刪除LD外延芯片用砷化鎵襯底可參照執(zhí)行，并針對標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所鄭紅軍對細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，云南臨滄鑫圓鍺業(yè)股份有限公司普世坤對檢驗(yàn)溫度進(jìn)行優(yōu)化，并對標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行進(jìn)行細(xì)節(jié)把控，全磊光電股份有限公司張雙翔對刻字提出意見，目前大部分產(chǎn)品不刻字，可以開會時(shí)討論。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容的確定依據(jù)1、編制原則本標(biāo)準(zhǔn)起草單位自接受起草任務(wù)后，成立了標(biāo)準(zhǔn)編制組負(fù)責(zé)收集生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、市場需求及客戶要求等信息，初步確定了《LED外延芯片用砷化鎵襯底》標(biāo)準(zhǔn)起草所遵循的基本原則和編制依據(jù)：按照GB/T1.1產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)編寫示例的要求進(jìn)行格式和結(jié)構(gòu)編寫；根據(jù)國內(nèi)LED外延芯片用砷化鎵襯底生產(chǎn)企業(yè)的具體情況，力求做到標(biāo)準(zhǔn)的合理性和實(shí)用性；根據(jù)技術(shù)發(fā)展水平及測試數(shù)據(jù)確定技術(shù)取值范圍；查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)外客戶的相關(guān)技術(shù)要求；根據(jù)國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展的趨勢。標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容和確定依據(jù)a)范圍中本標(biāo)準(zhǔn)改為本文件，并重新定義本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍；本文件規(guī)定了LED外延芯片用砷化鎵單晶襯底（以下簡稱“砷化鎵襯底”）的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、標(biāo)簽，以及包裝、運(yùn)輸、儲存、質(zhì)量證明書與訂貨單（或合同）內(nèi)容。本文件適用于砷化鎵襯底的生產(chǎn)、測試、檢驗(yàn)分析及質(zhì)量評價(jià)（LD外延芯片用砷化鎵襯底可參照執(zhí)行）。b)增加“Φ200mm”直徑規(guī)格砷化鎵襯底（見4.2，2014年版的4.3）；4.1.2LED外延用的砷化鎵襯底直徑規(guī)格需要增加“200mm”c)電學(xué)性能需要增加n型和p摻雜劑及截面電阻率不均勻性（見5.1，2014年版的4.1和4.4）；砷化鎵襯底的電學(xué)性能序號項(xiàng)目要求np1電阻率Ω·cm1×10-2～1×10-31×10-1～1×10-32遷移率cm2/(V·s)≥1000≥403載流子濃度cm-31×1017～5×10181×1017～5×10194截面電阻率不均勻性＜15%＜15%注：n型摻雜劑包括：Si、Te、S、Se、Sn；p型摻雜劑包括：Zn、Cd、Be、Mn、Fe、Co、Mg；d)增加表面要求的具體內(nèi)容及不同尺寸對應(yīng)的允許范圍，增加表2；砷化鎵襯底的表面質(zhì)量單位為毫米序號規(guī)格近邊緣區(qū)域徑向尺寸要求近邊緣區(qū)域合格質(zhì)量區(qū)1Ф50.8≤0.2無崩邊無劃痕、桔皮、裂縫、凹坑2Ф76.2≤0.23Ф100.0≤0.54Ф150.0≤0.55Ф200.0≤0.8砷化鎵襯底整個(gè)表面無沾污、溶劑殘留物、蠟殘留物。e)增加4寸和6寸副邊的新規(guī)定，增加“Φ200mm”直徑規(guī)格參考面的取向、形狀和尺寸（見5.3，2014年版的4.8）；砷化鎵襯底參考面的取向、形狀和長度單位:mm序號參數(shù)項(xiàng)目參考面選擇規(guī)格要求1主參考面取向V型槽-[01EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)]±0.5°屬于1個(gè)砷面，主參考面垂直于V型槽燕尾槽-[0EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)]±0.5°屬于1個(gè)鎵面，主參考面垂直于燕尾槽2副參考面取向V型槽-[011]±0.5°燕尾槽-[01EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)]±0.5°3主參考面長度-Ф50.816±1-Ф76.222±1-Ф100.032±14副參考面長度-Ф50.88±1-Ф76.211±1-Ф100.0（18±1）/（0）砷化鎵襯底參考面的取向、形狀和長度單位:mm序號參數(shù)項(xiàng)目參考面選擇規(guī)格要求1主參考面取向V型槽-[01EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)]±0.5°屬于1個(gè)砷面，主參考面垂直于V型槽燕尾槽-[0EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)]±0.5°屬于1個(gè)鎵面，主參考面垂直于燕尾槽2副參考面取向V型槽-[011]±0.5°燕尾槽-[01EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)]±0.5°3主參考面長度-Ф150.048±14副參考面長度-Ф150.028±1/（0））砷化鎵襯底切口的取向、深度和開角序號項(xiàng)目規(guī)格要求1取向Ф150.0[010]±2°2深度/mm1+0.2503開角/°90+5-1砷化鎵襯底切口的取向、深度和開角序號項(xiàng)目規(guī)格要求1取向Ф200.0[010]±2°2深度/mm1+0.2503開角/°90+5-1f)晶向及晶向偏離，增加常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品角度表5（見5.4，2014年版的4.5）；常見的晶向及晶向偏離晶向角度主邊偏向偏角<100>2°[0EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)][011]180°<100>6° [0EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)][011]180°<100>15°[0EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)][011]180°<100>15°[0EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)1][0EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)EQ\*jc0\*hps9\o(\s\up8(-),1)]90°g)增加“Φ200mm”規(guī)格的外形尺寸，修改厚度范圍、修改TIR、TTV、Warp值（見5.5，2014年版本的4.9）；產(chǎn)業(yè)隨著砷化鎵襯底行業(yè)和砷化鎵外延行業(yè)發(fā)展越來越成熟，外延的時(shí)候客戶的翹曲度對外延并不敏感，客戶對均勻性更敏感，根據(jù)目前業(yè)內(nèi)的客戶標(biāo)準(zhǔn)，制定表格8。砷化鎵襯底的幾何尺寸序號項(xiàng)目要求Φ50.8mmΦ76.2mmΦ100.0mmΦ150.0mmΦ200.0mm1直徑及允許偏差mm50.8±0.276.2±0.2100±0.2150±0.3200±0.32厚度及允許偏差μm（275～650）±20（275～650）±20（300～650）±25（400～675）±25（500～750）±253總厚度變化TTV/μm≤12≤12≤15≤15≤204平整度TIR/μm≤6≤6≤8≤10≤155翹曲度Warp/μm≤12≤15≤60≤60≤60h)增加不同直徑不同等級的位錯(cuò)密度（見5.6，2014年版的4.6）；GB/T30856-2014里面對位錯(cuò)密度僅有籠統(tǒng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在不同產(chǎn)品對EPD有不同的要求，參考GB/T20228進(jìn)行位錯(cuò)密度以下分類，如表9。砷化鎵襯底的位錯(cuò)密度序號項(xiàng)目等級要求Ф50.8Ф76.2Ф100.0Ф150.0Ф200.01位錯(cuò)密度個(gè)/cm2Ⅰ≤1×102≤1×102≤1×102≤3×102≤5×1022Ⅱ≤3×102≤3×102≤3×102≤5×102≤3×1033Ⅲ≤5×102≤5×102≤1×103≤1×103≤1×1034Ⅳ≤1×103≤3×103≤5×103≤5×103≤5×103i)刪除電阻率按照附錄A規(guī)定的方法（見6.1，2014年版的4.6）；砷化鎵襯底的電阻率檢測按GB/T4326的規(guī)定進(jìn)行。j)刪除載流子濃度和遷移率按照附錄B的規(guī)定進(jìn)行（見6.1，2014年版的4.6）；砷化鎵襯底的遷移率檢測按GB/T4326的規(guī)定進(jìn)行。砷化鎵襯底的載流子濃度檢測按GB/T4326的規(guī)定進(jìn)行。k)增加截面電阻率不均勻性的計(jì)算方法（見6.1.4）砷化鎵襯底的截面電阻率不均勻性計(jì)算按照GB/T20228的規(guī)定進(jìn)行。l)修改切口的引用規(guī)范由SEMI標(biāo)準(zhǔn)改為GB/T標(biāo)準(zhǔn)（見6.5，2014年版的5.5）；砷化鎵襯底的參考面切口形狀的測試按GB/T11093的規(guī)定進(jìn)行。m)修改檢驗(yàn)條件（見7.1，2014版的6.1）；除另有規(guī)定外，應(yīng)在下列條件下進(jìn)行檢驗(yàn)：a)溫度：21℃±3℃；b)相對濕度：35%～70%；c)潔凈度：GB/T25915.1—2021表1中規(guī)定的ISO-5級；n)修改檢驗(yàn)和驗(yàn)收，對驗(yàn)收組批和驗(yàn)收時(shí)效性進(jìn)行規(guī)定（見7.2，2014版的6.2）；產(chǎn)品應(yīng)由供方進(jìn)行檢驗(yàn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并填寫產(chǎn)品質(zhì)量證明書。需方可對收到的產(chǎn)品按本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)。若發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不符合本標(biāo)準(zhǔn)的要求時(shí)，并且使用之后起1個(gè)月內(nèi)向供方提出，或由供需雙方協(xié)商解決。o)重新定義組批（見7.3，見2014版的6.3）；砷化鎵襯底應(yīng)成批提交驗(yàn)收，每組批應(yīng)由同一砷化鎵單晶加工而成的具有相同幾何參數(shù)的產(chǎn)品組成。p)檢驗(yàn)項(xiàng)目由每根砷化鎵單晶改為每組批所需砷化鎵單晶（見7.4.1，2014年版的6.4.1）q)刪除條款號具體內(nèi)容分條款，僅需要引用具體條款號即可（見7.4.1，2014年版的6.4.1）；r)檢驗(yàn)項(xiàng)目中增加復(fù)測檢驗(yàn)晶向及晶向偏移度（見7.4.1，2014年版的6.4.1）；s)晶向偏離度、位錯(cuò)密度和電參數(shù)進(jìn)行分類表述（見7.4.1，2014年版的6.4.1）；7.4.1首先在每批所需要的砷化鎵單晶錠頭和錠尾各切2片襯底，然后進(jìn)行電學(xué)性能參數(shù)、表面晶向及晶向偏離和位錯(cuò)密度的檢驗(yàn)，砷化鎵單晶切割后，每組批需要1片進(jìn)行復(fù)測表面晶向和晶向偏離。采用GB/T1555和GB/T8760分別進(jìn)行表面晶向及晶向偏離和位錯(cuò)密度檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)規(guī)則及合格判據(jù)符合表10的規(guī)定。表面晶向及晶向偏離和位錯(cuò)密度檢驗(yàn)項(xiàng)目、規(guī)則及判據(jù)序號檢驗(yàn)項(xiàng)目要求條款號檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)規(guī)則允許不合格數(shù)1表面晶向及晶向偏離5.46.22塊（指由1根晶錠頭和錠尾所切的、進(jìn)行電性能測試后晶片剩余部分所取的測試樣塊），切割后取1片復(fù)測表面晶向和晶向偏離02位錯(cuò)密度5.66.32片（指由1根晶錠頭和錠尾所切的另外各1整片晶片）0采用GB/T4326進(jìn)行電學(xué)性能參數(shù)檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)規(guī)則及合格判據(jù)符合表11的規(guī)定。電學(xué)性能檢驗(yàn)項(xiàng)目、規(guī)則及判據(jù)序號檢驗(yàn)項(xiàng)目要求條款號檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)規(guī)則允許不合格數(shù)1電阻率5.16.1.14塊（指由1根晶錠頭和錠尾所切1晶片的中心點(diǎn)和邊緣到1/3位置之間所取的共4片測試樣塊02遷移率6.1.23載流子濃度6.1.34截面積電阻率不均勻性6.1.3t)刪除條款號具體內(nèi)容分條款，僅需要引用具體條款號即可（見7.4.2，2014年版的6.4.2）u)增加晶向偏離砷化鎵襯底的條款和檢驗(yàn)方法（見7.4.2，2014版的6.4.2）；7.4.2每個(gè)檢驗(yàn)批砷化鎵襯底的表面質(zhì)量、晶向及晶向偏離、參考面取向和參考面或切口位置、尺寸及外形幾何尺寸檢驗(yàn)項(xiàng)目的檢驗(yàn)規(guī)則及合格判據(jù)應(yīng)符合表12的規(guī)定，抽樣方案按GB/T2828.1—2012的一次正常抽樣方法進(jìn)行；IL＝Ⅱ，AQL＝6.5。檢驗(yàn)項(xiàng)目、規(guī)則及抽樣原則序號檢驗(yàn)項(xiàng)目要求條款號檢驗(yàn)方法GB/T2828.1—2012ILAQL1表面質(zhì)量5.26.4Ⅱ6.52參考面取向、形狀和尺寸5.36.53直徑及允許偏差5.56.6.14厚度和允許偏差及總厚度變化5.56.6.25平整度5.56.6.36翹曲度5.56.6.47晶向及晶向偏離5.46.2v)修改包裝盒標(biāo)志內(nèi)容（見8.1.2，2014年版的7.1.2）；生產(chǎn)日期和保質(zhì)期；砷化鎵襯底牌