碳化硅外延片-編制說明

一、工作簡況

1、立項目的和意義

碳化硅外延片具有寬禁帶、高擊穿電場、高飽和漂移速率、高熱導率等優(yōu)異的電學性

能，特別適用于制作大功率、高頻、高溫及抗輻射電子器件，在太陽能風能發(fā)電、軌道交

通、智能電網(wǎng)、電動汽車等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。世界各國均將碳化硅材料作為第三代半

導體戰(zhàn)略發(fā)展的首選對象，美國更是對我國實行碳化硅材料全面禁運封鎖。碳化硅電力電

子技術(shù)顯著的性能優(yōu)勢以及巨大的潛在市場，特別是上升到國家產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略層面的國策，推

動了國內(nèi)多家碳化硅材料和器件研制單位進行技術(shù)開發(fā)。

我國的碳化硅材料已經(jīng)發(fā)展多年，被認定是最有可能實現(xiàn)彎道超車、領(lǐng)先國際同行的

先進半導體材料。國內(nèi)碳化硅外延片的制備技術(shù)發(fā)展迅速，已實現(xiàn)批量生產(chǎn)，具備制定碳

化硅外延片產(chǎn)品標準的技術(shù)基礎(chǔ)，迫切需要出臺碳化硅外延片產(chǎn)品相關(guān)的國家標準，規(guī)范

碳化硅外延片的各項技術(shù)指標，確保國內(nèi)碳化硅外延片整體的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平緊緊跟隨

國際發(fā)展趨勢。

2、任務(wù)來源

根據(jù)《國家標準委關(guān)于下達2022年第一批國家標準制修訂計劃的通知》（國標委綜合

[2022]17號）的要求，由南京國盛電子有限公司（以下簡稱“國盛公司”）負責《碳化

硅外延片》的編制，項目計劃編號：20220134-T-469，計劃于2024年完成。

3、項目承擔單位概況

國盛公司成立于2003年，是中國電科半導體材料公司控股的國有企業(yè)。國盛公司引

進國際最新型的碳化硅外延生產(chǎn)線和各種高端檢測設(shè)備，依托母公司中國電科集團完整的

碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈和尖端的研發(fā)技術(shù)，是國內(nèi)早期能提供產(chǎn)業(yè)化3、4英寸碳化硅外延片的生

產(chǎn)商，成功研制了高性能的6英寸碳化硅外延片，成為國際上僅有的幾家6英寸碳化硅外

延片生產(chǎn)商之一，產(chǎn)品性能滿足3-6英寸碳化硅外延片產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的供片要求，填

補了國內(nèi)市場空白，相關(guān)系列產(chǎn)品分別獲得了2015年、2017年中國電子材料創(chuàng)新產(chǎn)品和

技術(shù)獎，為國內(nèi)碳化硅器件芯片完成由研發(fā)階段向批量生產(chǎn)過渡做出了重要貢獻。具備編

制本標準的能力和資質(zhì)。

4、主要工作過程

2022年10月，南京國盛電子有限公司接到《碳化硅外延片》國家標準正式下達計劃

1

后，組建了標準編制組。編制組詳細討論并認真填寫了標準制定項目任務(wù)落實書，廣泛調(diào)

研收集整理了國內(nèi)外與本標準項目相關(guān)的標準、論文、專著等文獻資料，結(jié)合目前碳化硅

外延片的客戶端產(chǎn)品質(zhì)量需求情況，于2023年3月完成了標準討論稿。

5、標準主要起草人及起草工作

本標準編制組起草人均從事碳化硅外延行業(yè)多年，有豐厚的產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)驗。起草人的

工作包括收集和整理相關(guān)文獻資料，制備不同規(guī)格的樣品，撰寫標準和相關(guān)文件等。

二、標準編制原則和確定標準主要內(nèi)容的論據(jù)

1、編制原則

本標準起草單位自接受起草任務(wù)后，成立了標準編制組負責收集生產(chǎn)統(tǒng)計、檢驗數(shù)據(jù)、

市場需求及客戶要求等信息，初步確定了《碳化硅外延片》標準起草所遵循的基本原則和

編制依據(jù)：

1）查閱相關(guān)標準和國內(nèi)外客戶的相關(guān)技術(shù)要求；

2）根據(jù)國內(nèi)碳化硅外延片生產(chǎn)企業(yè)的具體情況，力求做到標準的合理性和實用性；

3）按照GB/T1.1的要求進行格式和結(jié)構(gòu)編寫。

2、確定標準主要內(nèi)容的論據(jù)

本標準結(jié)合我國行業(yè)內(nèi)碳化硅外延片的實際生產(chǎn)和使用情況，考慮碳化硅外延片的發(fā)

展和行業(yè)現(xiàn)狀制定而成。主要內(nèi)容是各項技術(shù)指標、參數(shù)、公式、性能要求、試驗方法、

檢驗規(guī)則等。

碳化硅外延片的關(guān)鍵評判指標，具體有：碳化硅單晶拋光片的質(zhì)量要求、以及碳化硅

外延層的電阻率和允許偏差、厚度及厚度變化、徑向電阻率變化、碳化硅外延層過渡區(qū)、

正/背表面質(zhì)量、晶格缺陷、幾何參數(shù)、表面顆粒等。

本標準所規(guī)定的碳化硅外延片主要用于制作碳化硅電力電子器件。

3、主要內(nèi)容

3.1、產(chǎn)品分類

碳化硅外延片按導電類型分為n型和p型。n型碳化硅外延層摻雜元素為氮，p型碳

化硅外延層摻雜元素為鋁。目前碳化硅電力電子器件用碳化硅硅外延片，基本都是n型碳

化硅單晶拋光片上生長碳化硅同質(zhì)外延層，p型碳化硅外延片比較稀少。

本標準中碳化硅外延片按直徑尺寸分為76.2mm、100mm、125mm、150mm。結(jié)合目前國

內(nèi)外碳化硅材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，刪除了直徑為50.8mm的2寸碳化硅外延片；考慮目前

直徑為200mm的8寸碳化硅外延片還處于實驗室階段，8寸碳化硅材料以及器件端暫不具

2

備產(chǎn)業(yè)化能力，本次標準中未將其納入，待8寸碳化硅材料及其應(yīng)用成熟后，可對本標準

進行修改。

碳化硅外延片按晶型分為4H<0001>、6H<0001>，目前碳化硅電力電子器件用碳化硅

外延片全部為4H晶型。

3.2、技術(shù)要求

3.2.1碳化硅外延片用襯底材料

碳化硅單晶襯底片的電阻率應(yīng)符合表1的規(guī)定，其他參數(shù)包括合格質(zhì)量區(qū)要求、幾何參數(shù)、表面

取向及偏離、基準標記、缺陷密度、表面質(zhì)量均應(yīng)符合GB/T30656中工業(yè)級（P級）的規(guī)定。襯底片

的技術(shù)要求由供方保證，如有需求可由供方提供檢測值。

表1碳化硅單晶襯底片的電阻率

電阻率徑向不均勻性

導電類型晶型電阻率(Ω?cm)

直徑76.2mm直徑100.0mm直徑150.0mm

n型4H0.015~0.028≤5%≤10%≤10%

3.2.1外延層參數(shù)

1.導電類型

碳化硅外延層的導電類型為n型、p型。n型外延層摻雜元素為氮，p型外延層摻雜元素為鋁。

2.載流子濃度

外延層載流子濃度及其允許偏差、載流子濃度變化應(yīng)符合表2的規(guī)定。外延層載流子濃度值為由中

心點和在平行與垂直于主參考面的兩條直徑上多點載流子濃度測量值的平均值。

表2外延層載流子濃度及其允許偏差

載流子濃度

導電類型允許偏差載流子濃度變化（CV）

cm-3

n型5E13～1E19±25%20%

p型5E13～1E19±50%25%

3.外延層厚度

外延層厚度及其允許偏差、徑向厚度變化應(yīng)符合表3的規(guī)定。外延層厚度值為由中心點和在平行與

垂直于主參考面的兩條直徑上多點厚度測量值的平均值。

表3外延層厚度及其允許偏差

厚度

允許偏差徑向厚度變化（TV）

μm

1～150±10％8%

3

4.緩沖層

n型碳化硅外延層的緩沖層要求見表4。如客戶對緩沖層有特殊要求，也可由供需雙方協(xié)商確定。

表4外延層厚度及其允許偏差

外延厚度緩沖層濃度緩沖層厚度

μmcm-3μm

＜20μm1E180.5

≥20μm1E181.0

3.2.3晶格完整性

碳化硅外延層的晶格缺陷包括3C夾雜物、彗星尾、顆粒、硅滴、臺階聚集、多型、微管、三角型

缺陷、胡蘿卜缺陷、梯形缺陷等外延層缺陷，其晶格缺陷密度應(yīng)不大于0.5cm-2。

3.2.4表面質(zhì)量

外延片的正表面質(zhì)量應(yīng)符合表5的規(guī)定。表面缺陷要求的區(qū)域為直徑76.2mm邊緣去除2mm，直徑100

mm、150mm邊緣去除3mm。

表5正表面缺陷

序要求

檢驗項目

號直徑76.2mm直徑100.0mm直徑150.0mm

≤3條且≤5條且≤5條且

1劃痕a

累計長度≤38.1mm累計長度≤50.0mm累計長度≤75.0mm

2崩邊b無無無

3裂紋無無無

4沾污無無無

5點狀缺陷c無無無

碳化硅外延片的背表面應(yīng)顏色均勻一致，背表面質(zhì)量要求由供需雙方協(xié)商確定。

3.2.5表面粗糙度

碳化硅外延片正面的表面粗糙度應(yīng)符合表6的規(guī)定。

表6表面粗糙度

要求

檢驗項目

直徑76.2mm直徑100.0mm直徑150.0mm

0.2μm≤外延層厚度≤20μm≤0.3nm≤0.3nm≤0.3nm

≤0.4nm≤0.4nm≤0.4nm

表面粗糙度20μm＜外延層厚度≤50μm

50μm＜外延層厚度≤100μm≤0.8nm≤0.8nm≤0.8nm

4

注1：表面粗糙度掃描范圍為10μm×10μm，采用Rq值即均方根粗糙度。

注2：外延層厚度在100μm以上的表面粗糙度由供需雙方協(xié)商決定。

3.2.7幾何參數(shù)

碳化硅外延片的幾何參數(shù)應(yīng)符合表7的規(guī)定。

表7碳化硅外延片幾何參數(shù)

序號項目幾何參數(shù)要求

直徑及允許偏差

176.2±0.2100.0±0.5150.0±0.5

mm

厚度及允許偏差

2350±25350±25350±25

μm

總厚度變化TTV

3≤5μm≤5μm≤5μm

μm

局部厚度變化SBIR/LTV

4≤3≤3≤3

μm

翹曲度BOW

5≤20≤20≤35

μm

彎曲度（絕對值）WARP

6≤15μm≤15μm≤20μm

μm

3.2.8其他需方對產(chǎn)品技術(shù)指標的特殊要求，可由供需雙方協(xié)商確定并在訂貨單中注明。

三、標準水平分析

碳化硅外延片目前尚無相應(yīng)的國家標準和行業(yè)標準，本標準是新制定的國家標準，主

要目的是規(guī)范和統(tǒng)一碳化硅外延片的相關(guān)性能項目，便于采購訂單制定和生產(chǎn)廠家對產(chǎn)品

需求和標準的識別。本標準達到國內(nèi)先進水平。

四、與我國有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和相關(guān)強制性標準的關(guān)系。

本標準與國家現(xiàn)行法律、法規(guī)和相關(guān)強制性標準不存在相違背和抵觸的地方。

五、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)。

無。

六、標準作為強制性標準或推薦性標準的建議

建議本標準作為推薦性國家標準發(fā)布實施。

七、代替或廢止現(xiàn)行有關(guān)標準的建議

無。

八、其他需要說明的事項

5

本標準根據(jù)目前國內(nèi)碳化硅外延片的實際生產(chǎn)現(xiàn)狀和訂貨合同情況制定，考慮隨著新

材料的開發(fā)使用和生產(chǎn)裝備的更新，如果以后生產(chǎn)或訂貨合同中對產(chǎn)品的性能指標有其它

具體需求，可在下一版中進行補充修訂。

九、預期效果

本標準的制定和推廣，有利于規(guī)范行業(yè)的發(fā)展，對國內(nèi)碳化硅外延片的生產(chǎn)具有促

進作用。

標準編制組

2023年3月

6

一、工作簡況

1、立項目的和意義

碳化硅外延片具有寬禁帶、高擊穿電場、高飽和漂移速率、高熱導率等優(yōu)異的電學性

能，特別適用于制作大功率、高頻、高溫及抗輻射電子器件，在太陽能風能發(fā)電、軌道交

通、智能電網(wǎng)、電動汽車等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。世界各國均將碳化硅材料作為第三代半

導體戰(zhàn)略發(fā)展的首選對象，美國更是對我國實行碳化硅材料全面禁運封鎖。碳化硅電力電

子技術(shù)顯著的性能優(yōu)勢以及巨大的潛在市場，特別是上升到國家產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略層面的國策，推

動了國內(nèi)多家碳化硅材料和器件研制單位進行技術(shù)開發(fā)。

我國的碳化硅材料已經(jīng)發(fā)展多年，被認定是最有可能實現(xiàn)彎道超車、領(lǐng)先國際同行的

先進半導體材料。國內(nèi)碳化硅外延片的制備技術(shù)發(fā)展迅速，已實現(xiàn)批量生產(chǎn)，具備制定碳

化硅外延片產(chǎn)品標準的技術(shù)基礎(chǔ)，迫切需要出臺碳化硅外延片產(chǎn)品相關(guān)的國家標準，規(guī)范

碳化硅外延片的各項技術(shù)指標，確保國內(nèi)碳化硅外延片整體的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平緊緊跟隨

國際發(fā)展趨勢。

2、任務(wù)來源

根據(jù)《國家標準委關(guān)于下達2022年第一批國家標準制修訂計劃的通知》（國標委綜合

[2022]17號）的要求，由南京國盛電子有限公司（以下簡稱“國盛公司”）負責《碳化

硅外延片》的編制，項目計劃編號：20220134-T-469，計劃于2024年完成。

3、項目承擔單位概況

國盛公司成立于2003年，是中國電科半導體材料公司控股的國有企業(yè)。國盛公司引

進國際最新型的碳化硅外延生產(chǎn)線和各種高端檢測設(shè)備，依托母公司中國電科集團完整的

碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈和尖端的研發(fā)技術(shù)，是國內(nèi)早期能提供產(chǎn)業(yè)化3、4英寸碳化硅外延片的生

產(chǎn)商，成功研制了高性能的6英寸碳化硅外延片，成為國際上僅有的幾家6英寸碳化硅外

延片生產(chǎn)商之一，產(chǎn)品性能滿足3-6英寸碳化硅外延片產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的供片要求，填

補了國內(nèi)市場空白，相關(guān)系列產(chǎn)品分別獲得了2015年、2017年中國電子材料創(chuàng)新產(chǎn)品和

技術(shù)獎，為國內(nèi)碳化硅器件芯片完成由研發(fā)階段向批量生產(chǎn)過渡做出了重要貢獻。具備編

制本標準的能力和資質(zhì)。

4、主要工作過程

2022年10月，南京國盛電子有限公司接到《碳化硅外延片》國家標準正式下達計劃

1

后，組建了標準編制組。編制組詳細討論并認真填寫了標準制定項目任務(wù)落實書，廣泛調(diào)

研收集整理了國內(nèi)外與本標準項目相關(guān)的標準、論文、專著等文獻資料，結(jié)合目前碳化硅

外延片的客戶端產(chǎn)品質(zhì)量需求情況，于2023年3月完成了標準討論稿。

5、標準主要起草人及起草工作

本標準編制組起草人均從事碳化硅外延行業(yè)多年，有豐厚的產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)驗。起草人的

工作包括收集和整理相關(guān)文獻資料，制備不同規(guī)格的樣品，撰寫標準和相關(guān)文件等。

二、標準編制原則和確定標準主要內(nèi)容的論據(jù)

1、編制原則

本標準起草單位自接受起草任務(wù)后，成立了標準編制組負責收集生產(chǎn)統(tǒng)計、檢驗數(shù)據(jù)、

市場需求及客戶要求等信息，初步確定了《碳化硅外延片》標準起草所遵循的基本原則和

編制依據(jù)：

1）查閱相關(guān)標準和國內(nèi)外客戶的相關(guān)技術(shù)要求；

2）根據(jù)國內(nèi)碳化硅外延片生產(chǎn)企業(yè)的具體情況，力求做到標準的合理性和實用性；

3）按照GB/T1.1的要求進行格式和結(jié)構(gòu)編寫。

2、確定標準主要內(nèi)容的論據(jù)

本標準結(jié)合我國行業(yè)內(nèi)碳化硅外延片的實際生產(chǎn)和使用情況，考慮碳化硅外延片的發(fā)

展和行業(yè)現(xiàn)狀制定而成。主要內(nèi)容是各項技術(shù)指標、參數(shù)、公式、性能要求、試驗方法、

檢驗規(guī)則等。

碳化硅外延片的關(guān)鍵評判指標，具體有：碳化硅單晶拋光片的質(zhì)量要求、以及碳化硅

外延層的電阻率和允許偏差、厚度及厚度變化、徑向電阻率變化、碳化硅外延層過渡區(qū)、

正/背表面質(zhì)量、晶格缺陷、幾何參數(shù)、表面顆粒等。

本標準所規(guī)定的碳化硅外延片主要用于制作碳化硅電力電子器件。

3、主要內(nèi)容

3.1、產(chǎn)品分類

碳化硅外延片按導電類型分為n型和p型。n型碳化硅外延層摻雜元素為氮，p型碳

化硅外延層摻雜元素為鋁。目前碳化硅電力電子器件用碳化硅硅外延片，基本都是n型碳

化硅單晶拋光片上生長碳化硅同質(zhì)外延層，p型碳化硅外延片比較稀少。

本標準中碳化硅外延片按直徑尺寸分為76.2mm、100mm、125mm、150mm。結(jié)合目前國

內(nèi)外碳化硅材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，刪除了直徑為50.8mm的2寸碳化硅外延片；考慮目前

直徑為200mm的8寸碳化硅外延片還處于實驗室階段，8寸碳化硅材料以及器件端暫不具

2

備產(chǎn)業(yè)化能力，本次標準中未將其納入，待8寸碳化硅材料及其應(yīng)用成熟后，可對本標準

進行修改。

碳化硅外延片按晶型分為4H<0001>、6H<0001>，目前碳化硅電力電子器件用碳化硅

外延片全部為4H晶型。

3.2、技術(shù)要求

3.2.1碳化硅外延片用襯底材料

碳化硅單晶襯底片的電阻率應(yīng)符合表1的規(guī)定，其他參數(shù)包括合格質(zhì)量區(qū)要求、幾何參數(shù)、表面

取向及偏離、基準標記、缺陷密度、表面質(zhì)量均應(yīng)符合GB/T30656中工業(yè)級（P級）的規(guī)定。襯底片

的技術(shù)要求由供方保證，如有需求可由供方提供檢測值。

表