電力系統(tǒng)高壓功率器件用碳化硅外延片使用條件

ICS29.045

H83DL

中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

DL/TXXXXX—XXXX

電力系統(tǒng)高壓功率器件用碳化硅外延片使

用條件

Siliconcarbideepitaxialwaferacceptancespecificationforhighvoltagepower

devicesatthegridsystem

（征求意見稿）

XX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

國家能源局發(fā)布

DL/TXXXXX—XXXX

II

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電力系統(tǒng)高壓功率器件用碳化硅外延片使用條件

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電力系統(tǒng)高壓功率器件用碳化硅外延材料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于高電壓功率器件應(yīng)用的碳化硅外延材料。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于直徑為①100mm和中150mm的碳化硅外延材料。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后

所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用F本標(biāo)準(zhǔn)。然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)

議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本

標(biāo)準(zhǔn)。

IEC63068-1Semiconductordevices-Non-des(ruc(iverecognitioncriteriaofdefectsinsilicon

carbidehomocpitaxialwaferforpowerdevices-Part1:Classificationofdefects

IEC63068-2Semiconductordevices-Non-destructiverecognitioncriteriaofdefectsinsilicon

carbidehomocpitaxialwaferforpowerdevices-Part2:Testmethodfordefectsusingopticalinspection

GB/T14264半導(dǎo)體材料術(shù)語

GB/T30656碳化硅單晶拋光片

GB/T30866碳化硅單晶片直徑測試方法

GB/T30868碳化硅單晶片微管密度的測定化學(xué)腐蝕法

GB/T31351碳化硅單晶拋光片微管密度無損檢測方法

GB/T32278嫉化硅單晶片平整度測試方法

3術(shù)語和定義

GB/T14264界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1掉落物downfall

掉落物是一種小顆粒物，一般為從生長室內(nèi)壁上掉落下來的3C-SiC顆粒，外延生長過程中

被外延層所包裹，通常會以顆粒物所在位置為起點(diǎn)，誘發(fā)三角形缺陷。

[IEC63068-1,定義4,2.12]

3.2三角形triangle

呈現(xiàn)三角形形狀，含有兩條及兩條以上的邊線，具有方向性，第三條邊與主參考邊,近成90

度。三角形頭部有時有一明顯的小三角形凹痕，內(nèi)含3C-SiC晶型層。

[IEC63068-1,定義4211]

3.2胡蘿卜carrot

呈胡蘿卜形狀，長條形線狀缺陷，其中一端較粗。胡蘿卜缺陷具有方向性，方向沿水平方向，

與主參考邊幾近平行。

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4一第i點(diǎn)的外延層厚度，單位為微米(pm)；

t一外延層厚度的平均值。

表2厚度允許偏差

平均厚度”im)允許偏差/%

t<5O|im±5

SO^m<t<1OOJ.im±4

100nm<t<200nm±2.5

表3厚度最大相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

平均厚度最大相對標(biāo)準(zhǔn)偏差/%

t<50gm3

50gm<t<100^im4

100pm<t<200nm5

4.6外延片摻雜濃度

4.6.1n型外延層摻雜元素為氮，p型外延層摻雜元素為鋁。

4.6.2外延層中心摻雜濃度允許偏差應(yīng)符合表4的規(guī)定。

表4摻雜濃度允許偏差

平均厚度平均摻雜濃度/cm"允許偏差

t<50pm>1E15±10

50pm<t<l00pm1E14A1E15±15

—

1OOpm<t<200|xm1E14務(wù)5E14

4.6.3摻雜濃度最大相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(Q(c))按公式(2)計算，外延層徑向摻雜濃度變化應(yīng)符合

表5的規(guī)定。

Cy(c)=x100%...........⑵

式中:

Q(c)—外延層摻雜濃度相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，通常以百分?jǐn)?shù)表示:

N—測試點(diǎn)數(shù)：直徑為100mm的外延片采取5點(diǎn)，分別指中心點(diǎn)以及子啊平行于和垂直于主

參考面的兩條直徑上距周邊6mni±1mm的5點(diǎn)位置處；直徑為150mm的外延片采取9點(diǎn)，分別為中心

點(diǎn)以及平行于和垂直于主參考面的兩條直徑上1/2半徑以及距周邊6nmi±1mm的9點(diǎn)位置處。

。一第i點(diǎn)的外延層摻雜濃度，單位為每立方厘米(cm。).

C一外延層摻雜濃度的平均值。

III

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表5摻雜濃度最大相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

平均厚度平均摻雜濃度/cm7直徑/mm最大相對標(biāo)準(zhǔn)偏差/%

>1E15IGO8

15010

1E14務(wù)1E15IGO15

50pm<t<100pm

15015

1E14^5R14100—

100pm<t<200pm

150

4.7外延片缺陷

4.7.1外延片基面位錯密度不大于10cm2。

4.7.2表面缺陷區(qū)域系指直徑100mm和150nnn碳化硅外延片邊緣去除5nlm環(huán)形區(qū)域的整個表面。

4.7.3外延片表面缺陷密度，應(yīng)符合表6的規(guī)定。

表6表面缺陷限度

序號缺陷名稱外延片直徑/mm缺陷限度

1掉落物100、150

2胡蘿卜100、150<0.5個/cnF

3三角形100、150

4長三角形100、150

5臺階聚集100、150總長度W1個直徑

6劃傷100、150

4.8外延片表面粗糙度

對不同厚度規(guī)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型外延片的少子壽命

對不同厚度規(guī)格的要求如表8。

表8少子壽命

平均惇度少子壽命

t<50gm>0.6us

IV

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50pm<t<100^m>1.0us

100pm<f<200|im>1.5us

4.10外延片翹曲、彎曲度、總厚度變化

對不同厚度規(guī)格的要求如表9

表9翹曲度、彎曲度、總厚度變化

平均厚度直徑翹曲度/um彎曲度/um總厚度變化/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金屬污染

對各種金屬離子濃度的要求如表1()。

表10金屬污染

金屬元素含量atoms/cm'

銅<1E11

鐵<1E11

輅<1E11

鋅<1E11

鍥<1EU

鉀<1E12

鈉<1E12

鋁<1E12

4.12如客戶對某些項(xiàng)目有特殊規(guī)定，由供需雙方協(xié)商決定。

5測試方法

5.1外延片的厚度測試按紅外反射方法進(jìn)行，或按供需雙方商定的辦法進(jìn)行。

5.2外延片的摻雜濃度按汞探針電容-電壓法進(jìn)行，或按供需雙方商定的辦法進(jìn)行。

5.3外延片的基面位錯測試按熒光光譜進(jìn)行，或按供需雙方商定的辦法進(jìn)行。

V

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5.4外延片的表面缺陷測試按IEC63068-2規(guī)定進(jìn)行。

5.5外延片的表面粗糙度測試按原子力顯微鏡方法進(jìn)行，或按供需雙方商定的辦法進(jìn)行。

5.6外延片的少子壽命測試按微波反射光電導(dǎo)衰減法進(jìn)行，或按供需雙方商定的辦法進(jìn)行。

5.7外延片的翹曲度、彎曲度、總厚度變化的測試按GB/T32278的規(guī)定進(jìn)行。

5.8外延片的金屬污染測試按全反射X光熒光光譜測試方法進(jìn)行，或按供需雙方商定的辦法進(jìn)

行。

6包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸、儲存

6.1包裝、標(biāo)志

6.1.1碳化硅外延片應(yīng)在潔凈室內(nèi)裝入專用的包裝盒包裝，外用潔凈的塑料袋充氮?dú)饣蛘婵辗?/p>

裝。每個片盒應(yīng)貼有產(chǎn)品標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)容至少應(yīng)包括：產(chǎn)品名稱、規(guī)格、片數(shù)、批號等信息?；?/p>

按供需雙方商定的其他方法包裝。

6.1.2包裝箱內(nèi)應(yīng)有裝箱單，外側(cè)應(yīng)有“小心輕放”、“防腐防潮”、“易碎”字樣或標(biāo)記，并

注明：

a）需方名稱：

b）產(chǎn)品名稱;

c）產(chǎn)品數(shù)量；

d）供方名稱。

6.1.3每批次產(chǎn)品應(yīng)附產(chǎn)品質(zhì)量證明書，注明：

a）供方名稱；

b）產(chǎn)品名稱；

c）產(chǎn)品批號；

d）產(chǎn)品數(shù)量；

e）電阻率測試方法；

f）產(chǎn)品晶向；

g）各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果；

h）本標(biāo)準(zhǔn)編號;

i）出廠日期。

6.2運(yùn)輸、儲存

6.2.1產(chǎn)品在運(yùn)輸中應(yīng)輕裝輕卸、勿擠勿壓、并有防震措施。

6.2.2產(chǎn)品應(yīng)儲存在潔凈干燥環(huán)境中。

VI

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目次

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

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

1范圍................................................................................I

2規(guī)范性引用文件......................................................................I

3術(shù)語和定義..........................................................................I

4技術(shù)要求...........................................................................II

5測試方法............................................................................V

6包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸、儲存.............................................................VI

VII

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,>Z1—1—

刖s

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電力系統(tǒng)高壓功率器件用碳化硅外延產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

請注意本標(biāo)準(zhǔn)的某些內(nèi)容可能涉及專利。本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。

本標(biāo)準(zhǔn)由全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司提出并解釋。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國也力企也聯(lián)合會電力系統(tǒng)用電力電子器件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（CEC/TC08）歸

口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司、蕪湖啟迪半導(dǎo)體有限公司、中國電子

科技集團(tuán)公司第五十五研究所、東莞市天域半導(dǎo)體科技有限公司、瀚天天成電子科技（度門）有

限公司、國網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：鈕應(yīng)喜、楊霏、李贊、孫國勝、馮浪、張新河、陳志霞、王翼、石

巖、楊勇。

本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。

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目次

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

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