藍寶石圖形化襯底片2024-03-15發(fā)布2024-10-01實施I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國半導體設備和材料標準化技術委員會(SAC/TC203)與全國半導體設備和材料標準化技術委員會材料分技術委員會(SAC/TC203/SC2)共同提出并歸口。本文件起草單位：廣東中圖半導體科技股份有限公司、有色金屬技術經(jīng)濟研究院有限責任公司、華燦光電(浙江)有限公司、黃山博藍特半導體科技有限公司、北京大學東莞光電研究院、云南藍晶科技有限公司、南京理工宇龍新材料科技股份有限公司、通遼精工藍寶石有限公司、蘇州恒嘉晶體材料有限公司。1藍寶石圖形化襯底片本文件規(guī)定了藍寶石圖形化襯底片(以下簡稱“襯底”)的技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包本文件適用于藍寶石圖形化襯底片的研發(fā)、生產(chǎn)、測試、檢驗及性能質(zhì)量的評價。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T2828.1—2012計數(shù)抽樣檢驗程序第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗抽樣計劃GB/T8758砷化鎵外延層厚度紅外干涉測量方法GB/T14140硅片直徑測量方法GB/T14264半導體材料術語GB/T20307納米級長度的掃描電鏡測量方法通則GB/T25915.1—2021潔凈室及相關受控環(huán)境第1部分：按粒子濃度劃分空氣潔凈度等級3術語和定義GB/T14264界定的以及下列術語和定義適用于本文件。圖形化襯底patternedsubstrate通過光刻或壓印圖形掩膜工藝，再經(jīng)等離子體刻蝕技術，制成的表面具有一系列類圓錐體的周期性陣列排布的微納米圖形結構的襯底。注：圖形化襯底用于提升氮化鎵發(fā)光二極管的光電性能。2襯底表面圖形與無圖形區(qū)域相交的位置。P襯底表面重復出現(xiàn)的相同圖形排布中，任意兩個相鄰圖形幾何中心點之間的距離，如圖3所示。H圖形底部平面至圖形頂點之間的垂直距離，如圖4所示。3圖4圖形高度W在圖形底部區(qū)域的平面上，圖形區(qū)域的最大寬度，如圖5所示。圖5圖形底寬S在圖形底部區(qū)域的平面上，任意兩個相鄰圖形邊緣之間的最短距離，如圖6所示。圖6圖形間距圖形底部夾角patternbottomangleθ圖形底部平面與圖形側壁之間的夾角，如圖7所示。4R圖形側壁到圖形側壁底部端點與頂點之間連線的最大垂直距離，如圖8所示。圖8圖形間距圖形均勻性patternuniformityU壓爪pin圖形化襯底上，為保持刻蝕過程中晶片的穩(wěn)定，在邊緣圓周上采用的固定治具痕跡。圖形化襯底上，周期性陣列排布的圖形在局部區(qū)域出現(xiàn)無圖形或圖形被破壞的現(xiàn)象。步進式投影光刻機制備圖形化襯底時，由光刻版拼接導致的外觀呈現(xiàn)網(wǎng)格狀的現(xiàn)象。5拼接不良mis-alignment步進式投影光刻機制備圖形化襯底時，圖形結合不完整或移位的現(xiàn)象。4分類4.1襯底按直徑分為50.8mm(2in)、100mm(4in)、150mm(6in)、200mm(8in)四種規(guī)格。4.2襯底按導向邊分為參考邊導向邊(如圖9所示)和參考槽導向邊(如圖10所示)。圖9參考邊導向邊圖10參考槽導向邊5技術要求5.1襯底尺寸襯底尺寸應符合表1的規(guī)定。表1襯底尺寸規(guī)格直徑及其允許偏差50.8mm±0.1mm200mm±0.2mm厚度及其允許偏差襯底圖形尺寸應符合表2的規(guī)定。6GB/T43662—2024表2圖形尺寸圖形尺寸圖形周期圖形高度圖形底寬圖形間距圖形間距圖形底部夾角5.2.2反射率襯底的反射率通過單點反射率、反射率均值、反射率分布的標準偏差、反射率極差進行評價，應符合表3的規(guī)定。表3襯底反射率相關參數(shù)取值范圍單點反射率反射率均值反射率分布的標準偏差反射率極差5.2.3圖形均勻性5.2.3.1以襯底導向邊為參考，取襯底上、中、下、左、右共5點，距邊緣5mm位置測量圖形高度和圖形底寬，片內(nèi)均勻性應不超過5%。5.2.3.2高度均勻性按公式(1)進行計算?！?1)式中：U?——襯底高度均勻性；Hmx——圖形高度最大值；Hmn——圖形高度最小值。5.2.3.3底寬均勻性按公式(2)進行計算。式中：Uw——襯底底寬均勻性；Wmx——圖形底寬最大值；Wmn——圖形底寬最小值?！?5.2.4無效圖形區(qū)域寬度襯底邊緣無圖形圓環(huán)區(qū)域寬度(圖11所示A)應小于0.5mm,襯底的壓爪從邊緣延伸到晶片內(nèi)部的距離(圖11所示B)應小于0.9mm,襯底的合格質(zhì)量區(qū)到襯底邊緣之間的圓環(huán)區(qū)域(圖11所示C)寬度應小于1.5mm。B<0圖11襯底無效圖形區(qū)域寬度襯底的外觀應符合附錄A的規(guī)定。需方如對襯底有其他要求，由供需雙方協(xié)商確定。6試驗方法6.1襯底尺寸6.1.1襯底直徑及其允許偏差的測試按GB/T14140的規(guī)定進行。6.1.2襯底厚度及其允許偏差的測試按GB/T8758的規(guī)定進行。6.2圖形規(guī)格6.2.1襯底圖形尺寸的測試按附錄B的規(guī)定進行。6.2.2襯底反射率的測試按附錄C的規(guī)定進行。6.2.3襯底均勻性的測試按附錄D的規(guī)定進行。6.2.4襯底無效圖形區(qū)域的測試按附錄E的規(guī)定進行。6.3外觀6.3.1襯底外觀的宏觀檢驗在光照度為(350±50)lx、色溫為(5000±1000)K、視距為(300±50)mm的條件下目視檢驗，目視檢驗有缺陷后使用金相顯微鏡進行測量判定。6.3.2襯底外觀的微觀檢驗按附錄C的規(guī)定進行。87檢驗規(guī)則7.1檢查和驗收7.1.1產(chǎn)品應進行檢驗，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合本文件及訂貨單的規(guī)定。7.1.2需方可對收到的產(chǎn)品按本文件的規(guī)定進行檢驗，若檢驗結果與本文件或訂貨單的規(guī)定不符時，應在收到產(chǎn)品之日起3個月內(nèi)向供方提出，由供需雙方協(xié)商解決。7.2組批產(chǎn)品應成批提交驗收，每批應由相同尺寸、相同圖形規(guī)格的襯底組成。7.3檢驗項目每批產(chǎn)品應對襯底尺寸、圖形尺寸、反射率、均勻性和外觀進行檢驗。無效圖形區(qū)域寬度由供需雙方協(xié)商確定是否檢驗。產(chǎn)品的取樣應符合表4的規(guī)定。表4取樣檢驗項目取樣接收質(zhì)量限技術要求的章條號試驗方法的章條號襯底尺寸直徑及允許偏差每10000片中抽取15片，不足10000片時抽取15片 厚度及允許偏差GB/T2828.1—2012中特殊檢驗水平S-4,正常檢驗一次抽樣方案圖形規(guī)格圖形尺寸由供需雙方協(xié)商確定 反射率全檢均勻性由供需雙方協(xié)商確定外觀宏觀GB/T2828.1—2012中一般檢驗水平Ⅱ,正常檢驗一次抽樣方案微觀全檢7.5檢驗結果的判定7.5.1直徑、厚度、外觀的檢驗結果中如有任一試樣的任一檢驗項目不合格時，判該批產(chǎn)品不合格。7.5.2圖形尺寸、反射率和均勻性的檢驗結果中如有任一試樣的任一檢驗項目不合格時，允許加倍抽樣對不合格項進行重復檢驗，重復檢驗仍不合格時，判該批產(chǎn)品不合格。8.1.1襯底的正面或者背面應有唯一的激光碼標志，具體位置和規(guī)格，可由供需雙方協(xié)商確定。98.1.2襯底包裝盒應貼有產(chǎn)品標簽，標簽至少包括以下內(nèi)容：b)產(chǎn)品數(shù)量；c)產(chǎn)品規(guī)格；d)產(chǎn)品盒號；e)生產(chǎn)日期。8.1.3襯底的外箱上應附有標簽并至少包含以下內(nèi)容：a)供方名稱；b)產(chǎn)品名稱；c)產(chǎn)品規(guī)格；d)產(chǎn)品數(shù)量；e)合格標志。8.2包裝襯底應在潔凈等級不低于GB/T25915.1—2021中ISO5級潔凈間內(nèi)完成真空包裝。包裝過程不應在襯底表面引入二次臟污和劃傷等缺陷。包裝盒采用專用防腐、防酸的聚四氟乙烯材料。襯底包裝宜采用25片盒式包裝，需方如有特殊要求，由供需雙方協(xié)商確定。8.3運輸和貯存8.3.1產(chǎn)品在運輸過程中，應在包裝紙箱中填充緩沖材料，防震、防損。8.3.2真空包裝后的產(chǎn)品，不同尺寸規(guī)格、批號的產(chǎn)品應分開存放，產(chǎn)品在使用前保證真空包裝完好，并應在潔凈車間內(nèi)打開包裝盒。8.3.3產(chǎn)品保存期限為一年。8.3.4產(chǎn)品保存條件：a)溫度范圍為5℃~40℃;b)濕度范圍為30%RH～70%RH;c)禁止重壓，堆高限制為最高四層。8.4隨行文件每批產(chǎn)品應附有隨行文件，其上至少注明；a)供方名稱；b)產(chǎn)品規(guī)格及數(shù)量；c)出貨日期；d)主要技術指標；e)檢驗結果及檢驗部門的印記。9訂貨單內(nèi)容訂購本文件所列產(chǎn)品的訂貨單應至少包含下列內(nèi)容：a)產(chǎn)品名稱；b)產(chǎn)品規(guī)格；c)產(chǎn)品數(shù)量；d)本文件編號；e)其他。(規(guī)范性)襯底外觀A.1襯底的宏觀外觀應符合表A.1的規(guī)定。表A.1襯底宏觀外觀序號示意圖要求1邊緣去除區(qū)50.8mm(2in)襯底≤1.5mm100mm(4in)襯底≤1.5mm150mm(6in)襯底≤2mm200mm(8in)襯底≤2mm2彩紋白邊黑邊50.8mm(2in)襯底≤1.5mm100mm(4in)襯底≤1.5mm150mm(6in)襯底≤2mm200mm(8in)襯底≤2mm3邊不對稱無4格線燈光下看應無曝光場區(qū)域差異5拼接不良目測時拼接處不應明顯發(fā)黑，1000倍顯微鏡下檢查圖形，應無嚴重的圖形畸變6色差無7水印無序號示意圖要求8吸筆/鑷子污染無9背面污染無亮點無印記無背洗邊緣背洗<0.6mm重復蝕刻無勻膠缺陷無光刻版污染無GB/T43662—2024表A.1襯底宏觀外觀(續(xù))序號示意圖要求光刻機鏡頭污染無碎片無裂紋無崩邊無A.2襯底的微觀外觀應符合表A.2的規(guī)定。序號缺陷示意圖長度1圖形缺失<100,≤30個100～200,≤5個<200～300,≤1個>300,無<100,≤80個100～200,≤10個<200～300,≤4個>300,無<100,≤180個100～200,≤25個<200～300,≤10個>300,無<100,≤300個100～200,≤50個<200～300,≤20個<300～400,≤2個>400,無2顆粒<100,≤30個100～200,≤5個<200～300,≤1個>300,無<100,≤80個100～200,≤10個<200～300,≤4個>300,無<100,≤180個100～200,≤25個<200～300,≤10個>300,無<100,≤300個100～200,≤50個<200～300,≤20個<300～400,≤2個>400,無3刮傷200～1000,≤2個<1000～2000,無200～1000,≤6個1000～2000,≤2個200～1000,≤6個1000～2000,≤2個200～1000,≤8個1000～2000,≤3個(規(guī)范性)襯底圖形尺寸的測試B.1方法原理掃描電子顯微鏡(SEM)是利用高能的入射電子轟擊樣品表面時，入射電子與樣品的原子核和核外電子將產(chǎn)生彈性或非彈性散射作用，使得被激發(fā)的區(qū)域將產(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征X射線和連續(xù)B.2試驗條件SEM應滿足以下條件：a)儀器的分辨率大于10nm;b)放大倍數(shù)不低于5000倍，獲得樣品表面的二次電子像；c)取樣時保持樣品的潔凈度；d)若樣品不導電則需在樣品表面噴鍍1nm～2nm的金層；B.3試驗步驟備的標尺對樣品進行結構數(shù)據(jù)測試。B.4測量規(guī)則從襯底中心對稱位置處裂片，如圖B.1所示，在襯底與平邊垂直的中心線上的中心位置選取一點，另兩點在該中心線上距離襯底邊緣5mm位置。圖B.1襯底圖形測量3點示意圖(規(guī)范性)襯底反射率和微觀缺陷的測試C.1方法原理自動光學檢查設備通過人工光源燈光代替自然光，把從光源反射回來的量與標準進行比較、分析和判斷。目前最常用的圖像識別算法為灰度相關算法，通過計算歸一化的灰度相關來量化檢測圖像和標準圖像之間的相似程度可獲得微觀缺陷數(shù)量。因不同樣品規(guī)格反射率數(shù)值差異，設置相應的檢測參數(shù)可利用反射率進行卡控，分類產(chǎn)品。C.2儀器自動光學檢查設備應滿足以下條件：a)光源可設定，根據(jù)缺陷的大小和面積，預先對光源強弱設定；b)位置可設定，取像位置能調(diào)整與設定，設置自動對焦。C.3試驗步驟按以下步驟進行測試：a)放上待檢品及收料晶片盒；b)載入?yún)?shù)；c)按確認進行機臺初始化；d)執(zhí)行掃描；e)檢驗結束依規(guī)格收料；f)軟件分析測試結果，自動生成結果。GB/T43662—2024(規(guī)范性)襯底均勻性的測試D.1方法原理原子力顯微鏡(AFM)是利用原子間距離減小到一定程度以后，原子間的作用力將迅速上升的原理，基于顯微探針受力的大小就可直接換算出樣品表面的高度，從而獲得樣品表面形貌的信息。D.2儀器AFM應滿足以下條件：a)探針針尖的材質(zhì)、形狀、尺度根據(jù)探測圖形的深度及間隙來選??；b)Z方向的分辨率達到0.5nm,XY的分辨率達到10nm;c)可在大氣和液體環(huán)境下對各種材料和樣品進行納米區(qū)域的物理性質(zhì)包括形貌進行探測。D.3試驗步驟按以下步驟進行測試：a)AFM測試模式選擇輕敲模式，進行探針安裝；b)開啟AFM,預熱至儀器穩(wěn)定；c)打開激光器，調(diào)節(jié)