GB/T36646—2018制備氮化物半導體材料用氫化物氣相外延設備國家市場監督管理總局I Ⅲ 12規范性引用文件 1 14產品分類和標記 24.1分類 24.2型號標記 2 3 35.2環境溫度 35.3相對濕度 35.4大氣壓力 35.5潔凈室等級 4 45.7動力氣體 4 4 46.2氣體輸運系統 46.3電氣系統 46.4控制軟件 46.5整機性能 56.6安全防護 5 67.1壓升率測試 67.2氣體輸運系統檢測 67.3電氣系統檢測 67.4控制軟件檢測 77.5整機性能檢測 77.6安全防護檢測 9 9 98.2型式檢驗 98.3出廠檢驗 Ⅱ 9.1標志 9.3運輸 9.4儲存 附錄A(規范性附錄)氮化物外延材料厚度測量 ⅢGB/T36646—20181制備氮化物半導體材料用氫化物氣相外延設備本標準規定了制備氮化物半導體材料用氫化物氣相外延設備(以下簡稱“HVPE設備”)的產品分本標準適用于制備直徑50.8mm～152.4mm氮化物半導體材料的HVPE設備。2規范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T3768—2017聲學聲壓法測定噪聲源聲功率級和聲能量級采用反射面上方包絡測量面的簡易法GB/T5080.7—1986設備可靠性試驗恒定失效率假設下的失效率與平均無故障時間的驗證試驗方案GB5226.1—2008機械電氣安全機械電氣設備第1部分：通用技術條件GB/T6388—1986運輸包裝收發貨標志GB50073—2013潔凈廠房設計規范GB/T50087—2013工業企業噪聲控制設計規范GB50646—2011特種氣體系統工程技術規范SJ/T37—1996電子工業專用設備型號編制及命名方法GB/T14264—2009和GB50646—2011界定的以及下列術語和定義適用于本文件。對襯底片進行外延工藝的腔室。反應室內承載盤上能單層排布直徑為50.8mm襯底的最多片數。注：2時襯底的直徑為50.8mm。2設備根據運行中的事件觸發的狀態，根據不同安全等級可給出提示、示警、警報或自動采取相應措施。聯鎖interlock[GB50646—2011,定義2.0.1]4產品分類和標記a)垂直式——反應氣體噴出方向與襯底表面垂直；b)水平式——反應氣體噴出方向與襯底表面平行；c)混合式——除以上兩種噴氣方式以外的其他方式。根據SJ/T37—1996的規定，HVPE設備的型號表示如圖1所示。3-改進代號設計順序號一主參數—品種代號—形式代號—類別代號說明：類別代碼，HVPE設備屬于表面處理和薄膜淀積設備，根據SJ/T37—1996中表1劃分，應使用大寫字母“M”表示；形式代碼，HVPE設備屬于淀積及外延設備，根據SJ/T37—1996中表2劃分，應使用數字“8”表示；*品種代碼，HVPE設備屬于氣相外延設備，根據SJ/T37—1996中表2劃分，應使用數字“5”表示；d主參數，反應室容量為HVPE設備主參數，使用兩位數字表示，不足兩位時第一位為空格。設計順序號，從第一臺設備開始給定，用阿拉伯數字從“1”起順序表示；f改進代號，按改進的先后順序用大寫漢語拼音字母“A、B、C……”順序表示。示例：以反應室容量為19片，設計順序為2的未改進HVPE設備為例，其型號為：M8519-2A型號中各要素的含義如下：M——類別代碼，“M”表示該HVPE設備為表面處理和薄膜淀積設備；8——形式代碼，“8”表示該HVPE設備為淀積及外延設備；5——品種代碼，“5”表示該HVPE設備為氣相外延設備；19——主參數，“19”表示該HVPE設備的反應室容量為19片；2——設計順序號，“2”表示該HVPE設備為第2次設計的設備；設備是首次設計未經過改進的版本。5.4大氣壓力大氣壓力為86kPa～106kPa。4GB/T36646—20185.5潔凈室等級潔凈室應符合GB50073—2013中的規定，潔凈度等級優于5級。冷卻水溫度要求為18℃~26℃,壓力為0.2MPa～0.4MPa,雜質顆粒直徑小于100μm。6要求壓升率應不高于50Pa/h。6.2氣體輸運系統氣體輸運系統應符合GB50646—2011的規定。6.3電氣系統HVPE設備應具備短路、過載、欠電壓等常見異常的保護功能，具體的保護要求應符合GB5226.1—2008中第7章的規定。HVPE設備中帶金屬外殼的電氣部件應符合GB5226.1—2008中第8章的規定。HVPE設備中電氣部分的配線要求應符合GB5226.1—2008中第13章的規定。HVPE設備至少應具備菜單記錄功能。有條件的，設備可具備全時記錄功能。軟件應按照不同的用戶設定不同的權限，權限至少對應以下三級操作界面：a)一級操作界面(初級權限);b)二級操作界面(中級權限);c)三級操作界面(高級權限)。各級權限說明見表1。5GB/T36646—2018表1軟件權限等級說明操作界面使用對象權限內容一級操作界面操作員只可按照工藝菜單執行程序二級操作界面工藝工程師可編寫修改工藝菜單，可執行程序三級操作界面管理員可修改參數設置，可編寫修改工藝菜單，可執行程序軟件應有異常情況報警及聯鎖功能。6.5整機性能HVPE設備外觀應符合以下要求：b)所有液體管道和接口無漏液現象；HVPE設備外延性能應符合以下要求：a)載片量典型值為：1/3/7/11/19/21;d)片內厚度不均勻性應≤10%;e)片間厚度不均勻性應≤15%。壓力控制范圍為5Pa～106kPa,控制精度為±400Pa。溫度控制范圍：50℃~1100℃,控制精度為±1℃。HVPE設備噪聲應不高于GB/T50087—2013規定的正常工作狀態下精密裝配線、精密加工車間、計算機房的噪音限值70dB。HVPE設備平均無故障時間(MTBF)應≥500h。6.6安全防護6.6.1氣體流量異常報警(提示)當氣體流量實際值與設定值偏差大于10%時，HVPE設備應觸發氣體流量異常報警。66.6.2熱電偶異常報警(提示)當熱電偶沒有溫度數值返回時，HVPE設備應觸發熱電偶異常報警。6.6.3超溫報警及聯鎖當監測溫度大于設定的報警溫度時，HVPE設備應觸發超溫報警及聯鎖。6.6.4斷水報警及聯鎖當冷卻水的流量低于設定的報警值時，設備應觸發斷水報警及聯鎖。6.6.5斷電報警及聯鎖當HVPE設備斷電時，應觸發斷電報警及聯鎖。6.6.6特種氣體泄漏報警及聯鎖根據外延工藝所涉及的特種氣體，HVPE設備應安裝有對應的特種氣體監測器，可探測微量特種氣體泄露，發現泄露時設備應觸發特種氣體泄露報警及聯鎖。注：本條中的特種氣體不包括惰性氣體，如：氮氣、氬氣等。6.6.7動力氣體報警及聯鎖當動力氣體壓力低于設定的報警值時，HVPE設備動力氣體報警及聯鎖。6.6.8急停開關急停開關應該符合GB5226.1—2008中第10章的規定，能切斷設備的總電源，觸發斷電報警及聯鎖。7檢測方法7.1壓升率測試HVPE設備安裝完成后，開啟抽真空設備，當反應室壓力小于P?(P。一般取10Pa),關閉反應室的所有進出氣閥門，停掉所有抽真空設備。在干凈、冷態、空載條件下分別記錄T?和T?兩個時間點測得的壓力值P?和P?,一般要求T?與T?時間相差不少于1h。通過式(1)計算壓升率：式中：……Q——表示壓升率，單位為帕每小時(Pa/h);P?——T?時間的壓力值，單位為帕(Pa);P?——T?時間的壓力值，單位為帕(Pa);T?——記錄壓力P?值時的時間；T?——記錄壓力P?值時的時間。7.2氣體輸運系統檢測檢查氣體輸運系統附帶的報告文件是否齊全，驗收的結果是否合格。7.3電氣系統檢測使HVPE設備處于短路、過載、欠電壓等異常狀態，檢查保護功能是否正常啟動。77.3.2等電位聯結檢查設備使用接地電阻測量儀，按照GB5226.1—2008中18.2.3中程序C檢測。7.3.3電氣配線檢查設備的電氣配線是否整齊鋪設于線槽內，配線標識是否清晰，與電路圖是否準確對應等。7.4控制軟件檢測7.4.1控制功能檢查軟件界面上是否具有溫度、壓力、機械運動、菜單調用及報警處理的的控制功能區域，在對應區域內是否能夠有效地寫入控制參數和顯示設備狀態。7.4.2記錄功能7.4.3權限分級通過軟件分別登入初級、中級和高級的用戶權限級別，檢查是否只可對應執行如表1所述的權限內容。7.4.4報警與聯鎖檢查軟件是否具有報警與聯鎖功能。注：具體分項檢測內容詳見7.6安全防護試驗。7.5整機性能檢測7.5.1外觀檢查目視檢查HVPE設備的外觀。7.5.2設備外延性能清點反應室內承載盤上可以放置直徑為50.8mm襯底工件的襯底槽數量。7.5.2.2外延層厚度使用HVPE設備進行材料外延，并采用附錄A的方法測量外延材料厚度。7.5.2.3外延速率使用HVPE設備進行材料外延，且時長不小于20min,得到外延材料后，按照附錄A中測量的方法，測量外延材料的平均厚度，計算厚度與時間的比值，得到外延速度。7.5.2.4片內厚度不均勻性使用附錄A的方法采集到一片外延材料的5組膜厚數據，并通過式(2)計算片內厚度不均勻性：8GB/T36646—2018△?——厚度不均勻性；δmax——5組厚度數據中的最大值；?min——5組厚度數據中的最小值；δ——根據附錄A得到的外延材料厚度。7.5.2.5片間厚度不均勻性使用附錄A的方法測量單次生長后腔內所有外延材料的厚度，并通過式(3)和式(4)計算片間厚度不均勻性。 (3)被測量晶片外延材料厚度的平均值；n——晶片數量；δ;——每一片晶片上外延材料厚度，即附錄A中計算出來的每片平均厚度值；△δ——表示被測量晶片片間厚度不均勻性；δmx——被測量晶片中外延材料厚度的最大值；?min——被測量晶片中外延材料厚度的最小值。7.5.3系統壓力性能向反應室通入一定量的安全氣體(如氮氣等),將系統壓力設定為6.5.3要求的壓力控制范圍內的任意值，觀察反饋壓力值是否根據壓力設定值變化，并最終與設定值相符。向反應室通入一定量的安全氣體(如氮氣等),將系統壓力設定為6.5.3要求的壓力控制范圍內的任意值，等待壓力穩定后，記錄壓力反饋系統的壓力值，并與壓力檢測儀器監測的實際壓力值做對比，計算壓力控制精度(實際壓力值與壓力反饋系統的壓力值之差即為壓力控制精度)。7.5.4系統溫控性能將HVPE設備各溫區的溫度設定為6.5.4要求的溫度控制范圍內的任意值，等待溫度反饋系統監測溫度穩定后，檢查各溫區反饋溫度值與溫度設定值是否一致。7.5.4.2溫度穩定性將HVPE設備各溫區的溫度設定為6.5.4要求的溫度控制范圍內的任意值，等待溫度反饋系統監測溫度穩定后，每隔5min記錄一次各溫區的反饋溫度，試驗時間為1h,各溫區的溫度波動范圍應符合6.5.4的要求。7.5.5噪聲測試在HVPE設備正常運行條件下，按照GB/T3768—2017的規定測試噪聲。9HVPE設備平均無故障工作時間按GB/T5080.7—1986中第4章規定的截尾序貫試驗表1中方案4:7進行：α為20%;β為20%;Dm為3;再根據GB/T5080.7—1986中圖20和表8判斷結果。將超溫報警值設為0℃,檢查HVPE設備在常溫下是否觸發超溫警報及聯鎖。將各冷卻水支路的水流量報警值設為2L/min,關閉冷卻水進水閥門，檢查HVPE設備是否觸發斷水報警及聯鎖。使用密閉容器裝