style="width:3.39337in;height:4.61318in" /> 本文是学习GB-T 30858-2014 蓝宝石单晶衬底抛光片. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了蓝宝石单晶衬底抛光片的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、储存、质量证
明书与订货单(或合同)内容。
本标准适用于单面抛光蓝宝石衬底片(以下简称蓝宝石衬底片)。
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 1031 产品几何技术规范(GPS) 表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值
GB/T 1555 半导体单晶晶向测定方法
GB/T 2828.1 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 6619 硅片弯曲度测试方法
GB/T 6620 硅片翘曲度非接触式测试方法
GB/T 6624 硅抛光片表面质量目测检验方法
GB/T 13387 硅及其他电子材料晶片参考面长度测量方法
GB/T 14140 硅片直径测量方法
GB/T 14264 半导体材料术语
GB/T 19921 硅抛光片表面颗粒测试方法
GB/T 30857 蓝宝石衬底片厚度及厚度变化测试方法
GB/T14264 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
蓝宝石 sapphire
可以用来外延生长的、有确定晶向的人工生长单晶氧化铝材料。
3.2
衬底 substrate
用于生长硅、氮化镓或其他材料的抛光蓝宝石晶片。
3.3
局部厚度变化 local thickness variation
当蓝宝石晶片的背面为理想平面时，在晶片表面的局部区域内，相对于特定参考平面的最大偏差，
通常报告晶片上所有局部定域的最大值。
3.4
蓝宝石晶棒 sapphire ingot
依特定轴向生长的晶体，通过机械加工后满足切片的蓝宝石棒材。
GB/T 30858—2014
3.5
亮点 bright point
一种孤立的特性，晶片表面上尺寸足够的局部光散射体，其在高强度光照射下呈现为光点，这些光
点可目视观察到。有时称光点缺陷。
注：例如晶片表面上的颗粒沾污，相对于晶片表面的光散射强度，可导致该处光散射强度增加。
蓝宝石单晶的化学组成为高纯的α-Al₂O₃ , 总杂质含量应小于10-4(100 ppm)。
要求蓝宝石衬底片在有效直径范围内都是单晶，位错密度应小于10⁴个/cm²,
双晶摇摆曲线的半
峰宽值(FWHM) 应小于30 arcsec。
制备蓝宝石单晶衬底片所使用的生长方法按双方合同的规定。
蓝宝石单晶属六方晶系，六方晶系晶胞的结构如图1所示。表面取向和参考面取向应符合表1的
规定，蓝宝石晶体R 面的主参考面取向见图2。
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图 1 六方晶系晶胞结构图
表 1
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GB/T 30858—2014
表1(续)
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图 2 蓝宝石晶体R 面的主参考面取向
蓝宝石衬底片的外形尺寸及允许偏差应符合表2的规定。
表 2
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蓝宝石衬底片的表面粗糙度在有效直径范围内应小于0.3 nm。
GB/T 30858—2014
蓝宝石衬底片的背面粗糙度在有效直径范围内均小于1.2μm。
蓝宝石衬底片的表面缺陷的最大允许值应符合表3的规定。
表 3
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蓝宝石衬底片的背面不允许有裂纹和沾污，崩边的限度同表面，背面刮伤长度不能大于1/4晶片
直径。
蓝宝石衬底片表面的颗粒度应符合表4的规定。
表 4
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特殊技术要求由供需双方商定。
GB/T 30858—2014
5.1 蓝宝石单晶的总杂质含量按附录 A 规定的方法进行检验。
5.2 蓝宝石衬底片的位错密度按附录B 规定的方法进行测定。
5.3 蓝宝石衬底片的双晶摇摆曲线的半峰宽值(FWHM) 按附录 C
规定的方法进行测定。
5.4 蓝宝石衬底片的表面取向和参考面取向按GB/T1555 规定的方法进行测定。
5.5 蓝宝石衬底片的直径按GB/T 14140 规定的方法进行测定。
5.6 蓝宝石衬底片的参考面尺寸按GB/T 13387 规定的方法进行测定。
5.7 蓝宝石衬底片的厚度和厚度变化按 GB/T 30857 规定的方法进行检验。
5.8 蓝宝石衬底片的弯曲度按GB/T 6619规定的方法进行检验。
5.9 蓝宝石衬底片的翘曲度按GB/T6620 规定的方法进行检验。
5.10 蓝宝石衬底片的表面粗糙度按附录D 规定的方法进行检验。
5.11 蓝宝石衬底片的背面粗糙度按 GB/T 1031规定的方法进行检验。
5.12 蓝宝石衬底片的表面缺陷和背面质量按GB/T6624 规定的方法进行检验。
5.13 蓝宝石衬底片的颗粒度按 GB/T 19921 规定的方法进行测定。
6.1.1
产品应由供方技术(质量)监督部门进行检验，保证产品质量符合本标准及合同的规定，并填写
产品质量证明书。
6.1.2
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。
同一晶锭切割的衬底片为一个检验批。蓝宝石衬底片以批的形式提交验收，每批应由相同规格的
蓝宝石衬底片组成。
每个衬底片的刮伤、凹坑、脏污、桔皮、裂纹、线切痕、亮点、崩边为全检项目，检验规则及合格判据见
表5。
表 5
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GB/T 30858—2014
表 5 ( 续 )
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每个检验批的位错密度、双晶摇摆曲线的半峰宽值、表面取向和参考面取向、外观尺寸、表面粗糙
度、背面粗糙度、颗粒度为抽检项目，检验规则及合格判据见表6。
表 6
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5.6  |
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其他项目如需检验，由供需双方协商确定。
若表5中的检验项目中有任何一项检验不合格，则判定该蓝宝石衬底片检验批不合格，该批单晶衬
底片不得进入该产品检验批继续进行后续的检验和交付。
若表6中的检验项目中有任何一项检验不合格，则需双倍抽取试样重复测试，如仍有不合格的，判
为本批次不合格。
7 标志、包装、运输、储存和质量证明书
7.1.1 衬底片的正面/背面应有激光打标的产品标号，具体位置按照附录E
规定的方法或由供需双方商定。
GB/T 30858—2014
7.1.2
包装盒应贴有产品标签。标签内容至少应包括：产品名称(牌号),规格，批号及日期。
7.1.3
包装盒应成箱包装，包装箱内应有装箱单，外侧应有"小心轻放""防潮""易碎""防腐"等标识，并
注明：
a) 需方名称，地点；
b) 产品名称，牌号；
c) 产品件数及重量(毛重/净重);
d) 供方名称；
e) 本标准编号。
7.2.1 衬底片应使用有防擦伤、防沾污、防碎裂保护的专用包装盒包装。
7.2.2
包装盒应在百级环境中或充惰性气体环境中抽真空，并以洁净的包装袋包装，将包装好的包装
盒置于包装箱中，包装箱箱内空隙应用包装材作缓冲。
7.2.3
衬底片包装应在洁净室等级为百级以上的环境下完成，并保证包装环境温度为23℃±2℃,湿
度50%±10%。
7.3.1 应采用带篷的运输工具运输，防止雨淋。
7.3.2
运输工具及储存的库房，应保持清洁、干燥、无腐蚀性物质和其他污染物。
7.3.3 衬底片包装件在运输、装卸过程中，应防止包装件碰撞或跌落。
需方如对衬底片的标志、包装、运输和储存有特殊要求时，由供需双方商定。
每批衬底片应附有质量证明书，其上注明：
a) 生产方名称、商标、地址、电话；
b) 产品名称和牌号；
c) 批号；
d) 数量；
e) 本标准编号；
f) 分析检验结果和技术监督部门印记；
g) 出厂日期。
本标准所列材料的订货单(或合同)应包括下列内容：
a) 产品名称；
b) 产品牌号；
c) 表面取向、外形尺寸及表面质量的特殊要求；
d) 产品数量；
e) 本标准编号；
f) 其他需要协商或增加的标准以外要求的内容。
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(规范性附录)
总杂质含量检测方法
A.1 范围
本方法适用于用辉光放电质谱仪(GDMS) 对蓝宝石单晶的杂质含量进行测量。
A.2 测试仪器
辉光放电质谱仪。
A.3 测试原理
在辉光放电质谱仪中(GDMS), 被分析的试样在低压(约100
Pa)放电或等离子体中作阴极。氩气
被用作典型的放电气体，能量从几百到几千电子伏的正的氩离子被加速到阴极(试样)表面，导致试样上
层的原子被腐蚀或者雾化。在质谱仪经过质量分离后测量从溅射区域产生的分析离子，经不同元素的
相对灵敏度因子(RSF) 转化成浓度。
A.4 测试条件
除另有规定外，应在下列条件下进行检验：
a) 温度：23℃±5℃;
b) 相对湿度：20%～70%;
c) 大气压力：86 kPa～106 kPa;
d) 洁净度：10000级。
A.5 检测流程
检测流程按如下步骤进行：
a) 将待测的蓝宝石单晶取样并加工成长度大于20 mm, 厚度大于10μm 的样品；
b) 将样品经机械抛光处理和表面清洁处理；
c)
将试样装入辉光放电质谱仪上的样品试样夹，采用适当的仪器工作条件，先进行样品预溅射，
待测元素信号稳定后进行样品分析；
d) 测量结束后，取下测试样品。
A.6 测试报告
测试报告应包括以下内容：
a) 测试项目；
b) 被测产品检验批号和序号；
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c) 测试设备编号；
d) 测试条件；
e) 测试人员；
f) 测试审核人员；
g) 测试结果和测试日期。
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(规范性附录)
位错密度检测方法
B.1 适用范围
本方法适用于蓝宝石单晶衬底抛光片中位错密度的检测。
B.2 测试仪器
金相显微镜。
B.3 测试原理
采用择优化学腐蚀技术显示位错。晶体中位错线周围的晶格发生畸变，当用某些化学腐蚀剂腐蚀
晶体表面时，在晶体表面上的位错线露头处，腐蚀速度较快，因而容易形成由某些低指数面组成带棱角
的具有特定形状的腐蚀坑。于是用单位面积上的腐蚀坑数目标识位错密度
Na(cm⁻²), 按 式(B.1) 计算：
Na=n/S …… … … … … …(B. 1)
式中：
S— 视场面积，单位为平方厘米(cm²);
n ——穿过视场面积S 的位错线数目。
B.4 测试条件
除另有规定外，应在下列条件下进行检验：
a) 温度：23℃±5℃;
b) 相对湿度：20%～70%;
c) 大气压力：86 kPa～106 kPa;
d) 洁净度：10000级。
B.5 测点选择
测点选取采用9点法进行测量，选取位置见图B.1,即边缘取4点(见表 B.1),R/2
处取4点，中心
处一点，以9点平均值取数。
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style="width:4.24658in;height:4.86002in" />
图 B.1 位错密度测试的选点位置
表 B.1 边缘选点位置
单位为毫米
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B.6 检测流程
检测流程按如下步骤进行：
a) 将试样单面研磨抛光；
b) 在350℃的氢氧化钾熔融液中腐蚀15 min;
c) 将试样先后经稀盐酸、去离子水冲洗干净；
d) 缺陷的计算位错密度；
e)
根据单晶的取向和腐蚀条件，在100倍金相显微镜下观察、读取并记录视场内各点的位错腐蚀
坑数目(图
B.2),并将位错腐蚀坑数目除以视域面积即可得到测试点的位错密度；
f) 根据9点测试后的平均值即为蓝宝石单晶衬底抛光片的位错密度。
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style="width:6.17329in;height:4.8466in" />
图 B.2 位错图形
B.7 测试报告
测试报告应包括以下内容：
a) 测试项目；
b) 被测产品检验批号和序号；
c) 测试设备编号；
d) 测试条件；
e) 测试人员；
f) 测试审核人员；
g) 测试结果和测试日期。
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(规范性附录)
双晶摇摆曲线的半峰宽值(FWHM)
检测方法
C.1 适用范围
本方法适用于蓝宝石单晶衬底抛光片双晶摇摆曲线的半峰宽值的检测。
C.2 测试仪器
高分辨 X 射线衍射仪。
C.3 测试原理
由 X 光源发出的 X 射线，经过镜面反射变成近平行X
射线束，照射到参考晶体上，在特定的 Bragg 角 0B
处获得特定波长的反射束。再经过狭缝限束后获得近单色平面波，作为试样的入射束，照射到样
品晶体上。将探测器固定在20
位置上，试样在衍射位置附近以△θ角度摇摆，衍射强度随着角度而发
生变化，当w=0B 时，衍射强度最大，记录衍射强度与w
的关系，就可以得到一个双晶摇摆曲线。 X 射
线双晶衍射方法的试验布置图如图C.1 所示。
style="width:10.4666in;height:3.91996in" />
图 C.1 X 射线双晶衍射方法的试验布置图
双晶摇摆曲线半峰宽值检测的符号定义如下：
a) w — 入射光和样品表面之间的角度；
b) 20 ——探测器与入射光之间的角度；
c) X —— 倾斜样品的轴，由样品表面和衍射平面相交而成；
d) Phi—— 使样品绕样品表面法线做面内旋转的轴；
e) θB — 布拉格角，X 射线入射到一组结晶学平面产生衍射的角度；
产生衍射的条件为：2dsin0=nλ, 即为布拉格公式。其中，λ为入射 X
射线波长，d 为晶面间距，0
为 X 射线衍射时入射光线与反射面之间的角度。
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C.4 测试条件
除另有规定外，应在下列条件下进行检验：
a) 温度：23℃±5℃;
b) 相对湿度：20%～70%;
c) 大气压力：86 kPa～106 kPa;
d) 洁净度：10000级。
C.5 样品制备
测试样品表面研磨抛光，其粗糙度应小于10 nm,
并且测试前要进行表面清洁处理。
C.6 检测流程
检测流程按如下步骤进行：
a) 样品应垂直衍射面固定；
b)
如果样品是\<0001>晶向，使得主定位边或缺口位于入射光方向顺时针90°位置，如图
C.2 所 指示；
style="width:7.68007in;height:3.76002in" />入射光方向
定位边
图 C.2 衬底片相对于入射光的方向
c)
将样品定位于蓝宝石衬底片布拉格衍射峰位，即调整探测器的位置到20,样品位置到
=0。
对于对称衍射，在布拉格角所在位置小范围改变w, 直到获得很强的衍射，优化X
和w, 直到获
得最强的衍射；对于斜对称衍射，若样品的衍射晶面(hkil)与表面的夹角为φ,首先将样品倾斜
旋转，即X 旋转一个角度φ,然后将样品面内旋转即Phi 旋转，寻峰，并优化Phi
轴，直到获得最 强衍射强度；优化X 和，直到获得最强的衍射。
d) 在 c)基础上，小范围改变w 和20,优化 和20,直到获得最强的衍射；
e) 探测器前不加狭缝，通过改变 扫描，进行一次摇摆曲线测量；
f) 通过以上 a)～e)采集的扫描数据，得到摇摆曲线及其 FWHM;
g) 测试完全结束后将衍射仪恢复到开机状态；
h) 关掉X 光管，冷却30 min,关掉电源。
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C.7 测试报告
测试报告包括以下内容：
a) 测试项目；
b) 被测产品检验批号和序号；
c) 测试设备编号；
d) 测试条件；
e) 测试人员；
f) 测试审核人员；
g) 测试结果和测试日期。
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(规范性附录)
表面粗糙度的检测方法
D.1 适用范围
本方法规定了蓝宝石单晶衬底抛光片表面粗糙度的检测方法。
本方法适用于经过化学机械抛光后表面粗糙度的起伏在几微米到零点几纳米范围内的成像缩放测
量蓝宝石单晶衬底抛光片表面粗糙度的检测。抛光晶片表面需经清洁处理，且不能有残存的化学沾
污等。
D.2 测试仪器
原子力显微镜(AFM)。 仪器测量精度不大于0.1 nm。
D.3 测试原理
原子力显微镜将探针装在一弹性微悬臂的一端，微悬臂的另一端固定，当探针在样品表面扫描时，
探针与样品表面原子间的排斥力会使得微悬臂轻微变形，这样，微悬臂的轻微变形就可以作为探针和样
品间排斥力的直接量度。
一束激光经微悬臂的背面反射到光电检测器，可以精确测量微悬臂的微小变
形，这样就实现了通过检测样品与探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌和其他表面结构。
在原子力显微镜的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置检测部分、反馈系统(见图
D.1)。
style="width:5.91389in;height:4.88056in" />
style="width:0.16662in;height:0.18656in" />
style="width:0.3527in;height:0.31988in" />
style="width:0.12005in;height:0.13992in" />
图 D.1 原子力显微镜系统结构图
D.4 测试条件
除另有规定外，应在下列条件下进行检验：
GB/T 30858—2014
a) 温度：18℃~25℃;
b) 相对湿度：20%～70%;
c) 仪器安装场地及附近无强震动源、强声源，且显微镜头安装减震。
D.5 样品制备
测试样品表面研磨抛光，并且测试前要进行表面清洁处理。
D.6 检测流程
D.6.1 扫描参数的设定
放入适当扫描范围的扫描器及样品架；将接触模式或轻敲模式的探针装入 AFM
探针架中，并将探
针插入探头内；打开电脑，进入专用软件，设置各项参数：分辨率，比例(建议1:1),扫描范围，扫描角
度，参考点，X 偏移，Y
偏移，偏压；根据实际情况，调节积分增益，比例增益，参考增益，选择适当的扫描
频率。
D.6.2 激光位置的调节
将样品放置在样品架上；打开控制机箱电源，选择与探针相同的扫描模式，并打开激光；调节激光器
的位置，使激光落在探针的针尖背面；调节探测器的位置，是反射光斑落在探测器中心位置。
D.6.3 样品扫描
单击"进针"按钮，使 Z 电压为0 V
左右，点击完成；单击"扫描"按钮，开始扫描；扫描结束后，关闭
激光，开始退针，当探针远离样品后，结束退针。
D.6.4 图形的处理和输出
打开形貌窗口，调节信号放大，使示波器上的信号处于中间并不超过可测量的范围，同时可选择适
当的低通滤波等级和曲面校正，使图像达到最清晰的效果；扫描的图像自动保存在缓冲区，可从缓冲区
将结果保存至目标文件夹。测试结束后，关闭系统，关掉控制机箱电源，将探针架、样品架放回工具包
内，拔出扫描器的连线插头，去除扫描器并放置在干燥箱内。
D.7 测试报告
测试报告应包括以下内容：
a) 测试项目；
b) 被测产品检验批号和序号；
c) 测试设备编号；
d) 测试条件；
e) 测试人员；
f) 测试审核人员；
g) 测试结果和测试日期。
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(资料性附录)
背面激光打标志位置
背面激光打标志为12个字符(××××××××××××)
字符高 (H)=1.3 mm±0.1 mm; 宽 (W)=0.6 mm±0.1 mm
字符间距(S)=0.2 mm±0.1 mm
背面激光打标志示意图见图 E.1。
style="width:4.58674in;height:4.27136in" />
图 E.1 背面激光打标示意图
更多内容 可以 GB-T 30858-2014 蓝宝石单晶衬底抛光片. 进一步学习
