GB/T 14139-2019 硅外延片

　　ICS 29 . 045 H 82

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 14139—2019

　　代替 GB/T 14139—2009

　　硅 外 延 片

　　Siliconepitaxialwafers

　　2019-06-04 发布 2020-05-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 14139—2019

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准代替 GB/T 14139—2009《硅外延片》。 本标准与 GB/T 14139—2009 相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：

　　— 修改了适用范围，将“本标准适用于在 N 型硅抛光片衬底上生长的 n 型外延层(N/N+ ) 和在 p型硅抛光片衬底上生长的 P 型外延层(P/P+ ) 的同质硅外延片。 产品主要用于制作硅半导体器件。 其他类型的硅外延片可参照适用。”改为“本标准适用于在直径不大于 150 mm 的 N 型和 P 型硅抛光片衬底上生长的硅外延片”(见第 1 章，2009 年版的第 1 章)。

　　— 规 范 性 引 用 文 件 中 删 除 了 GB/T 12962 、GB/T 14145 、YS/T 24 , 增 加 了 GB/T 1550 、 GB/T 1555 、GB/T 14844、GB/T 19921、GB/T 24578、YS/T 28 、SEMI M85(见第 2 章，2009年版的第 2 章)。

　　— 增加了“术语和定义”(见第 3 章)。

　　— 将产品的牌号和分类单列一章，并修订了牌号表示方法和外延层的晶向(见第 4 章，2009 年版的 3 . 1) 。

　　— 修订了外延片用衬底材料的要求(见 5 . 1 , 2009 年版的 3 . 2) 。

　　— 增加了外延层的导电类型、晶向的要求、试验方法、检验规则等(见 5 . 2 . 1、5 . 2 . 2、6 . 1、6 . 2、第 7章)。

　　— 外延层电阻率由中心电阻率修订为平均电阻率，并修订了电阻率、电阻率允许偏差及径向电阻率变化的要求(见 5 . 2 . 3 , 2009 年版的 3 . 3) 。

　　— 外延层厚度由中心厚度修订为平均厚度，并修订了厚度、厚度允许偏差及径向厚度变化的要求(见 5 . 2 . 4 , 2009 年版的 3 . 4) 。

　　— 增加了外延层纵向电阻率分布及过渡区宽度的要求、试验方法、检验规则等(见 5 . 2 . 5、6 . 5、第 7章)。

　　— 修改了外延层位错密度的要求，由“不大于 500 个/cm2 ”修订为“应不大于 50 cm-2 ”(见 5 . 2 . 6 , 2009 年版的 3 . 5 . 1) 。

　　— 增加了表面金属的要求、试验方法及检验规则(见 5 . 2 . 7、6 . 7、第 7 章)。

　　— 删除了大点缺陷的要求(见 2009 年版的 3 . 6 . 1) 。

　　— 删除了“表面缺陷区域系指直径不大于 76 . 2 mm 的硅外延片去除边缘 2 mm 环形区域，直径100 mm、125 mm 和 150 mm 硅外延片去除边缘 3 mm 环形区域的整个表面”(见 2009 年版的3 . 6 . 2) 。

　　— 删除了“表面点状缺陷包括符合 GB/T 14264 的钉、粘附的颗粒、突起物、夹杂、小丘和棱锥。使用清洗技术能除去的颗粒不属于点状缺陷”(见 2009 年版的 3 . 6 . 3) 。

　　— 删除了“崩边是指外延片边缘在径向的缺损深度大于 0 . 3 mm 的损伤。 最大崩边径向深度不大于 0 . 5 mm, 累计崩边最大周边长不大于 2 . 5 mm”(见 2009 年版的 3 . 6 . 4) 。

　　— 删除了“雾的定义见 GB/T 14264”(见 2009 年版的 3 . 6 . 5) 。

　　— 删除了“沾污包括色斑、手套印、尘埃、污迹和溶剂残留物”(见 2009 年版的 3 . 6 . 6) 。

　　— 增加了组批、检验项目的要求(见 7 . 2、7 . 3) 。

　　— 修改了包装要求(见 8 . 1 . 1 , 2009 年版的 6 . 1 . 1) 。

　　GB/T 14139—2019

　　— 增加了订货单(或合同)内容(见第 9 章)。

　　本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC 203) 与全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会(SAC/TC 203/SC 2)共同提出并归口 。

　　本标准起草单位：浙江金瑞泓科技股份有限公司、南京国盛电子有限公司、上海合晶硅材料有限公司、有色金属技术经济研究院、有研半导体材料有限公司。

　　本标准主要起草人：张海英、李慎重、蒋玉龙、骆红、胡金枝、卢立延、李素青。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

　　—GB/T 14139—1993、GB/T 14139—2009 。

　　GB/T 14139—2019

　　硅 外 延 片

　　1 范围

　　本标准规定了硅外延片的牌号和分类、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、质量证明书和订货单(或合同)内容。

　　本标准适用于在直径不大于 150 mm 的 N 型和 P 型硅抛光片衬底上生长的硅外延片。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 1550 非本征半导体材料导电类型测试方法

　　GB/T 1555 半导体单晶晶向测定方法

　　GB/T 2828 . 1—2012 计数抽样检验程序 第 1 部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划

　　GB/T 6617 硅片电阻率测定 扩展电阻探针法

　　GB/T 6624 硅抛光片表面质量目测检验方法

　　GB/T 12964 硅单晶抛光片

　　GB/T 13389 掺硼掺磷掺砷硅单晶电阻率与掺杂剂浓度换算规程

　　GB/T 14141 硅外延层、扩展层和离子注入层薄层电阻的测定 直排四探针法

　　GB/T 14142 硅外延层晶体完整性检验方法 腐蚀法

　　GB/T 14146 硅外延层载流子浓度测定 汞探针电容-电压法

　　GB/T 14264 半导体材料术语

　　GB/T 14844 半导体材料牌号表示方法

　　GB/T 14847 重掺杂衬底上轻掺杂硅外延层厚度的红外反射测量方法

　　GB/T 19921 硅抛光片表面颗粒测试方法

　　GB/T 24578 硅片表面金属沾污的全反射 X光荧光光谱测试方法

　　YS/T 28 硅片包装

　　SEMI M85 硅片表面痕量金属沾污的测定指南电感耦合等离子体质谱法(Guide for the meas- urement of trace metal contamination on silicon wafer surface by inductively coupled plasma mass

　　spectrometry)

　　3 术语和定义

　　GB/T 14264 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　外延层径向电阻率变化 radialresistivityvariationofepitaxiallayer

　　外延片中心点与偏离中心点的某一点，或若干对称分布的设置点对应的外延层电阻率中的最大值和最小值之差与之和的百分比。

　　GB/T 14139—2019

　　3.2

　　外延层径向厚度变化 radialthicknessvariationofepitaxiallayer

　　外延片中心点与偏离中心点的某一点，或若干对称分布的设置点对应的外延层厚度中的最大值和最小值之差与之和的百分比。

　　3.3

　　外延层过渡区宽度 transitionzonewidthofepitaxiallayer

　　从衬底载流子浓度平均值的 90%处对应的外延层厚度开始至外延层平坦区载流子浓度的 110%处对应的外延层厚度结束的载流子浓度分布宽度。

　　4 牌号和分类

　　4 . 1 牌号

　　硅外延片的牌号表示应符合 GB/T 14844 的规定。

　　4 . 2 分类

　　4 . 2 . 1 硅外延片按外延层导电类型分为 N 型和 P 型 。

　　4 . 2 . 2 硅外延片按外延层晶向分为〈100〉、〈111〉、〈110〉等 。

　　4.2.3 硅外延片按直径尺寸分为 76.2 mm、100 mm、125 mm 和 150 mm。

　　5 要求

　　5 . 1 硅外延片用衬底材料

　　硅外延片用的衬底电阻率应符合表 1 的规定，衬底的其他参数应符合 GB/T 12964 的规定。 衬底的质量由供方保证。

　　表 1 衬底电阻率

　　5 . 2 外延层

　　5 . 2 . 1 导电类型

　　外延层的导电类型为 N 型或 P 型，N 型外延层掺杂元素为磷或砷等，P 型外延层掺杂元素为硼。

　　5 . 2 . 2 晶向

　　外延层晶向为〈100〉、〈111〉、〈110〉等 。

　　GB/T 14139—2019

　　5 . 2 . 3 电阻率及径向电阻率变化

　　外延层的电阻率及其径向电阻率变化应符合表 2 的规定。

　　表 2 外延层电阻率及其径向电阻率变化

　　5 . 2 . 4 厚度及径向厚度变化

　　外延层的厚度及其径向厚度变化应符合表 3 的规定。

　　表 3 外延层厚度及其径向厚度变化

　　5 . 2 . 5 纵向电阻率分布及过渡区宽度

　　5 . 2 . 5 . 1 外延层的纵向电阻率分布由供需双方协商确定。

　　5 . 2 . 5 . 2 外延层的过渡区宽度应不大于外延层厚度的 15%,或由供需双方协商确定。

　　5 . 2 . 6 晶体完整性

　　外延层的位错密度应不大于 50 cm- 2 ,层错密度应不大于 15 cm- 2 。

　　5 . 2 . 7 表面金属

　　外延层的表面金属元素(钠、铝、钙、铁、镍、铜、锌、钾、镁、铬)的含量(原子数)均应不大于 5 × 10 10 cm- 2 。

　　5 . 3 表面质量

　　5 . 3 . 1 正面质量

　　硅外延片的正面质量应符合表 4 的规定。

　　GB/T 14139—2019

　　表 4 正面质量

　　5 . 3 . 2 背面质量

　　硅外延片背面应无沾污、凸起、划伤。

　　5 . 4 其他

　　如需方对硅外延片有特殊要求，由供需双方协商确定。

　　6 试验方法

　　6 . 1 外延层导电类型的测试按 GB/T 1550 的规定进行。

　　6 . 2 外延层晶向的测试按 GB/T 1555 的规定进行。

　　6 . 3 电阻率小于 0 . 5 Ω · cm 的外延层电阻率的测试按 GB/T 14141 的规定进行;电阻率在 0 . 5 Ω · cm~ 500 Ω · cm 的外延层按 GB/T 14146 的规定测试载流子浓度后，按 GB/T 13389 的规定换算获得电阻率;其他测试方法可由供需双方协商确定。 外延层径向电阻率变化 犚犞 按式(1)计算：

　　犚犞 …………………………( 1 )

　　式中：

　　犚犞 — 外延层的径向电阻率变化;

　　ρmax — 中心点和在平行及垂直于主参考面的两条直径上距硅外延片边缘 10 mm±1 mm 位置处测试的 5 点电阻率中的最大值，单位为欧厘米(Ω· cm) ;

　　ρmin — 中心点和在平行及垂直于主参考面的两条直径上距硅外延片边缘 10 mm±1 mm 位置处测试的 5 点电阻率中的最小值，单位为欧厘米(Ω· cm)。

　　6 . 4 外延层厚度的测试按 GB/T 14847 的规定进行，其他测试方法可由供需双方协商确定。 外延层径向厚度变化 犜犞 按式(2)计算：

　　GB/T 14139—2019

　　犜犞 …………………………( 2 )

　　式中：

　　犜犞 — 外延层的径向厚度变化;

　　犜max — 中心点和在平行及垂直于主参考面的两条直径上距硅外延片边缘 10 mm±1 mm位置处测试的 5 点厚度中的最大值，单位为微米(μm) ;

　　犜min — 中心点和在平行及垂直于主参考面的两条直径上距硅外延片边缘 10 mm±1 mm位置处测试的 5 点厚度中的最小值，单位为微米(μm) 。

　　6 . 5 外延层纵向电阻率分布及过渡区宽度的测试按 GB/T 6617 的规定进行，电阻率与载流子浓度的换算按 GB/T 13389 的规定进行;其他测试方法可由供需双方协商确定。 外延层过渡区宽度 犠 按式(3) 计算：

　　犠=犠1 -犠2 …………………………( 3 )

　　式中：

　　犠 —外延层的过渡区宽度，单位为微米(μm) ;

　　犠1 —过渡区开始时的厚度，即衬底的载流子浓度平均值的 90%对应的外延层厚度，单位为微米

　　(μm) ;

　　犠2 —过渡区结束时的厚度，即外延层的平坦区载流子浓度平均值的 110%对应的外延层厚度，单位为微米(μm) 。

　　6 . 6 外延层晶体完整性的测试按 GB/T 14142 的规定进行。

　　6 . 7 外延层表面金属元素含量的测试按 GB/T 24578 的规定进行，也可按 SEMI M 85 的规定或供需双方协商确定的方法进行。 仲裁按照 GB/T 24578 的规定进行。

　　6 . 8 硅外延片表面质量(除局部光散射体)的测试按 GB/T 6624 的规定进行。 硅外延片正面局部光散射体的测试按 GB/T 19921 的规定进行。

　　7 检验规则

　　7 . 1 检查和验收

　　7 . 1 . 1 产品应由供方质量检验部门进行检验，保证产品质量符合本标准和订货单(或合同)的规定，并填写产品质量证明书。

　　7 . 1 . 2 需方可对收到的产品按本标准的规定进行检验，若检验结果与本标准或订货单(或合同)的规定不符时，应在收到产品之日起 3 个月内向供方提出，由供需双方协商解决。

　　7 . 2 组批

　　硅外延片应成批提交验收，每批应由同一牌号、同一导电类型、同一晶向、同一规格的外延片组成。

　　7 . 3 检验项目

　　7 . 3 . 1 每批硅外延片应对外延层的导电类型、晶向、电阻率、径向电阻率变化、厚度、径向厚度变化、晶体完整性、表面金属和表面质量进行检验。

　　7 . 3 . 2 每批硅外延片的外延层纵向电阻率分布及过渡区宽度是否检验由供需双方协商确定。

　　7 . 4 取样

　　7 . 4 . 1 硅外延片非破坏性检验项目的取样按 GB/T 2828 . 1—2012 中一般检验水平 Ⅱ ,正常检验一次抽

　　样方案进行，也可按供需双方协商确定的抽样方案进行。

　　GB/T 14139—2019

　　7 . 4 . 2 硅外延片破坏性检验项目的取样按 GB/T 2828 . 1—2012 中特殊检验水平 S-2,正常检验一次抽样方案进行，也可按供需双方协商确定的抽样方案进行。

　　7 . 4 . 3 硅外延片的外延层纵向电阻率分布及过渡区宽度的取样由供需双方协商确定。

　　7 . 5 检验结果的判定

　　7 . 5 . 1 硅外延片的外延层导电类型、晶向的任意一个检验结果不合格时，则判该批硅外延片不合格。

　　7 . 5 . 2 硅外延片的外延层电阻率、径向电阻率变化、厚度、径向厚度变化、晶体完整性、表面金属和硅外延片的表面质量检验项目的接收质量限应符合表 5 的规定。

　　表 5 接收质量限

　　7 . 5 . 3 硅外延片的外延层纵向电阻率分布及过渡区宽度的检验结果判定由供需双方协商。

　　7 . 5 . 4 非破坏性检验项目的结果不合格时，允许供方对不合格项目进行逐片检验，除去不合格品后，合格品重新组批。

　　GB/T 14139—2019

　　8 标志、包装、运输、贮存和质量证明书

　　8 . 1 标志、包装

　　8 . 1 . 1 硅外延片的包装按 YS/T 28 的规定进行，也可由供需双方协商确定。

　　8 . 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) 供方名称;

　　b) 需方名称;

　　c) 产品名称或牌号;

　　d) 产品数量;

　　e) 产品尺寸。

　　8 . 2 运输、贮存

　　8 . 2 . 1 硅外延片在运输过程中应轻装轻卸、勿挤勿压，并有防震措施。

　　8 . 2 . 2 硅外延片应贮存在洁净干燥的环境中。

　　8 . 3 质量证明书

　　每批硅外延片应附有质量证明书，其上注明：

　　a) 供方名称;

　　b) 产品名称或牌号;

　　c) 产品批号;

　　d) 产品数量;

　　e) 电阻率测试方法;

　　f) 产品晶向;

　　g) 各项检验结果及质量检验部门印记;

　　h) 本标准编号;

　　i) 出厂日期。

　　9 订货单(或合同)内容

　　本标准所列产品的订货单(或合同)内应包括下列内容：

　　a) 产品名称;

　　b) 产品规格;

　　c) 产品数量;

　　d) 本标准编号;

　　e) 其他需要协商的内容。