SJ 21535-2018 电力电子器件用碳化硅外延片规范[电子].pdf

中华人民共和国电子行业标准FL 6134 SJ 21535-2018 电力电子器件用碳化硅外延片规范Specification of silicon carbide epitaxial wafer for power electronic device 2018-12-29发布2019一03一01实施国家国防科技工业局发布SJ 21535-2018 刚言本规范的附录A为规范性附录。本规范由中国电子科技集团有限公司提出。本规范由工业和信息化部电子第四研究院归口。本规范起草单位:巾国电子科技集团公司第4十丘研究所。本规范主要起草人:李费、王翼、旦舍，、一SJ 21535-2018 电力电子器件用碳化硅外延片规范1 范围本规范规定了电力电子器件用碳化硅外延片(以下简称碳化硅外延片)的技术要求、质量保证、交货准备以及说明事项等内容。本规范适用于电力电子器件用在n型4H碳化硅衬底上生长了n型(或p型)碳化硅同质外延层的外延片。2 规范性引用文件下列文件中的修改单(是否使用这3 要求3.1 总则碳化硅外延片应3.2 结构、设计和工艺要求3.2.1 结构与设计文件，其随后所有的成协议的各方研究除另有规定外，碳化硅外延片在衬底和外延层之间应有一层缓冲层，其掺杂类型与外延层相同，见图10图1碳化硅外延片结构示意图SJ 21535-2018 3.2.2 工艺除另有规定外，碳化硅外延片采用化学气相沉积(CVD)技术进行外延生长。3.2.3 规格碳化硅外延片按直径分为76.2mm、100.0mrn和150.0mmo 3.2.4 衬底除另有规定外，碳化硅外延片应采用(0001)面偏晶向40土0.50或80土0.50的碳化硅抛光片作为衬底，其要求应符合GB厅30656和表1的规定。表1衬底的要求电阻率径向相对标准偏差c%)导电类型日臼日二邦工J 二总厚度变化电阻率直径76.2直径100.0直径150.0。.cmmm mm mm n型4H 主主15m三三0.03三三5 1O 三三10 3.3 表面质量除另有规定外，碳化硅外延片表面质量应符合表2的规定。表2碳化硅外延片表面质量序要求检验项目亏口直径76.2mm 直径100.Omm直径150.0mm 划伤三三3条且三二 5条且主三5条且累计长度运76.2mm 累计长度运100.0mm 累计长度运150.0mm 2 崩边无3 裂纹无4 沾j亏无5 表面缺陷密度芝二2.5个Icm20.2m外延层厚度20m0.3 nm 表面20m外延层厚度50m6 三三O.4nm粗糙度a50m外延层厚度lOOflm三二0.8nma表面粗糙度扫描范围为10)lIIlx10闷，采用均方根粗糙度CRq);外延层厚度在100川以上的表面粗糙度由供需双方协商决定。3.4 背表面质量背表面质量要求由供需双方协商决定。3.5 几伺参数除另有规定外，碳化硅外延片的几何参数应符合表3的规定。表3碳化硅外延片几何参数序号检验项目允许限度直径76.2mm直径100.0mm直径150.0mm 总厚度变化crrv)三三20m2 翘曲度(WARP)三三40m50m 50m 3 弯曲度(BOW)C绝对值40m:0:;50m 三三50m2 SJ 21535-2018 3.6 性能参数碳化硅外延片厚度按照合同规定设计。除另有规定外，碳化硅外延片的性能参数应符合表4的规定。表4碳化硅外延片性能参数序号检验项目允许限度直径76.2mm 直径100.0mm 2 外延层厚度均值与设计值偏差(绝对值)外延层厚度相对标准偏差三二5%:;:2%0.2m三外延层厚度20m三三10%3 4 外延层掺杂浓度均值与设计值偏差(绝对值)4.3 筛选除另有规定外，在鉴定咱也格品。序号检验项目崩边2 划伤3 裂纹4 沾污5 表面缺陷密度6 外延层厚度均值与设计值偏差(绝对值7 外延层厚度相对标准偏差8 外延层掺杂浓度均值与设计值偏差(绝对值)9 外延层掺杂浓度相对标准偏差要求章条号3.3 3.6 3.6 三三5%三三2%三三10%三三15%三三25%检验方法章条号4.6.2 4.6.3 4.6.5 4.6.6 直径150.0mm 三三10%主三5%15%:;:20%主30%:;:8%三三10%:;:15%抽样100%100%3 SJ 21535-2018 4.4 鉴定检验4.4.1 通则鉴定检验应在鉴定机构认可的试验室进行。所有样本单位(样品)应为生产中通常使用的设备和工艺生产的产品。当原材料或制造工艺发生重大变化时，应重新进行鉴定检验。4.4.2 样本数量从同一个生产流程中生产的相同结构和标称相同特性的不少于8片的碳化硅外延片中选择4片。4.4.3 检验程序碳化硅外延片鉴定检验的项目、受试样品数量及允许不合格数应符合表6的规定。表6鉴定检验分组检验项目要求检验方法受试样品数允许不合格品数章条号章条号量(片)(片)崩边4.6.2 划伤裂纹3.3 4.6.3 沾污1 主且表面缺陷密度4 O 背表面质量3.4 4.6.10 外延层厚度均值与设计值偏差(绝别值)4.6.5 外延层厚度相对标准偏差外延层掺杂浓度均值与设计值偏差(绝对值3.6 外延层掺杂浓度相对标准偏差4.6.6 表面粗糙度3、.J气4.6.4 2 主且总厚度变化(TTV)4.6.7 2a O 翘曲l吏(WARP)3、.54.6.8 弯曲度CBOV)(绝对值4.6.9 a经1组检验合格样品中随机抽取2片，并按照检验要求分别进行检验。4.4.4 合格JIJ据若受试样品通过表6中各项检验，则鉴定检验含格:若有任何一项检验不符合表6规定时，则鉴定检验不合格。4.4.5 鉴定合格资格保持为了保持合格资格，承制方应每12个月向鉴定机构提交一份按3.3-3.6及4.6规定的各项检验的报告。检验应采用在此期间生产的同一挝次的样品。4.5 质量一致性检验4.5.1 通则质量.致性检验由A组检验组成，即为逐批检验(即为产品交货检验)。4.5.2 检验批的组成通常由相同设备、相同工艺、同一生产周期连续生产的同一标称尺寸和特性的碳化硅外延片一次性提交构成一个检验批。4.5.3 检验项目碳化硅外延片检验项目见表7。4.5.4 抽样方案除另有规定外，A组检验项目按GJB179A-1996的一般检验水平II的一次正常抽样方案抽取，可接受质量水平应符合表7的规定。4 SJ 21535-2018 表7A组检验要求检验方法抽样要求检验项目章条号章条号IL AQL 崩边4.6.2 划伤裂纹3.3 4.6.3 f占1亏表面缺陷密度表面粗糙度4.6.4 背表面质量3.4 4.6.10 A组H 1.0 总厚度变化CTTV)4.6.7 翘曲度CWARP)3.5 4.6.8 弯曲度CBOW)C绝对值)4.6.9 外延层厚度均值与设计值偏差(绝对值)4.6.5 外延层厚度相对标准偏差3.6 外延层掺杂浓度均值与设计值偏差(绝对值4.6.6 外延层掺杂浓度相对标准偏差4.5.5 合格判据A组检验中任一项或一项以上不符合表7要求时，该批碳化硅外延片不合格。4.5.6 不合格处理如果一个检验批是因为外延片表面质量不合格的，承制方可以返工该批产品以纠正其缺陷或剔除有缺陷的产品，并重新提交进行复验。不合格的采用一次加严检验抽样方案进行全部A组项目检验。复检不合格的检验批则判为该批不合格。4.6 检验方法4.6.1 外延片测试有效区域碳化硅外延片测试有效区域系指外延片直径76.21lli卫和100.0lTIl丑去除距边缘3lTIlll以后的区域:外延片直径150.01llill去除距边缘5mm以后的区域。4.6.2 崩边崩边按GB/T6624进行测量。4.6.3 表面缺陷和表面缺陷密度表面缺陷按SJ21493进行分类统计，并计算出表面缺陷密度。4.6.4 表面粗糙度表面粗糙度按SJ/T11503进行测量。除另有规定外，直径76.2mm碳化硅外延片至少在中心和边缘各选取l个点进行测试;直径100.0mm和150.0lTIlll碳化硅外延片至少沿直径方向选取3个点进行测试。测试均在4.6.1规定的有效区域内进行。4.6.5 外延层厚度外延层厚度按照GB/T14847进行测量。除另有规定外，直径76.2mm和100.0lTIlll碳化硅外延片测试点应不少于9个:直径150.0mm碳化硅外延片测试点应不少于17个，除中心点外，其余各点均匀分布于4个象限内，取所有测试点的厚度平均值作为外延层厚度的测试结果。外延层厚度均值与设计值偏差(绝对值按照公式(1)计算:5 SJ 21535-2018 lLd 1=1 C J-ds)/ds 1 xl00%.(1)式中:Ld一一外延层厚度均值与设计值偏差，通常以百分率表示:J一外延层厚度平均值，单位为微米(m)Ds一-jf延层厚度设计值，单位为微米(m)。外延层厚度的相对标准偏差按照公式。)计算.Cv(功=ZL(dl一JrJ/(N一1)xl00%(2)d 式中:Cv(功一一外延层厚度相对标准偏差N 一一测试点数:4 一一第i点的外z 一一外延层厚4.6.6 外延层掺杂外延层掺除另有规外延片测试点外延层掺式中:n n 外延式巾:Cv(n)一一-外延N 一一测试点数:ni 一一第i点的外死一-j卡延层掺杂浓度平均4.6.7 总厚度变化CTTV)总厚度变化按GB/T32278进行测量。4.6.8 翘曲度CWARP)翘曲度按GB/T32278进行测量。4.6.9 弯曲度CBOW)弯曲度按GB厅32278进行测量。4.6.10 背表面质量背表面质量按GB/T6624进行测量。6.(3)SJ 21535-2018 5 交货准备5.1 包装5.1.1 内包装真空包装或排空后充氮气包装。采用多片包装时，碳化硅外延片应竖直，分立放置于塑料盒内，表面同向:采用单片包装时，表面应朝下。防止沾污和振动，确保传递和贮存时不造成污损。每个盒外侧应贴标识，注明产品牌号、数量、生产批号及合同号。5.1.2 外包装装有外延片的若干个盒装入箱内，周围用软质填充料填充，使盒体在箱内不能自由移动。放入装箱单和合格证书后加盖固封。包装箱应有足够强度，不易变形。5.2 贮存产品应存放于洁净、干燥、无腐蚀性的环境中。5.3 运输产品在运输过程中应防止化学物质腐蚀、碰撞和受潮。5.4 标识产品外包装箱上至少应标明:a)产品名称、型号、数量:b)承制方名称或代码:c)防撞、防摔、防腐蚀、防压标志。6 说明事项6.1 预定用途本规范规定的外延片预定用于电力电子器件及模块。6.2 订货文件合同或订单中内应包含以下内容:a)产品名称:b)型号、类另Ij;c)数量:d)规格、技术要求:e)其他特殊要求。6.3 术语和定义GB/T 14264确立的术语和定义适用于本规范。7 SJ 21535-2018 附录A(规范性附录)碳化硅外延层掺杂浓度测试方法宗探针电容一电压法A.1 范围本方法规定了碳化硅外延层掺杂浓度采用京探针电容一电压CC-V)的测试方法。A.2 测试原理式中:CD。F 针驾磁化硅外延片之间施加一反向电压的变化关系、势垒正层掺杂浓度。A.4 测试步骤8 测试步骤如下:a)设置京探针有效接触面积、系统补偿电容值和反向偏置电压，反向偏置电压应小于击穿电压:b)校准测试系统，采用标准片在同一位置点至少测试10次，算出该位置点掺杂浓度的平均值和标准方差。测试结果满足相角范围在890-90。之间和标准方差不大于0.167%、掺杂浓度平均值与标定值的偏差绝对值不大于2%和掺杂浓度标准方差不大于0.3%时，则该测试系统正常;c)测试待测样品得到碳化硅外延片的c-v分布曲线，由公式CA.l)和公式(A勾计算出外延层掺杂浓度。