国家标准《磷化镓单晶》编制说明（讨论稿）
一、工作简况 1、立项目的与意义
磷化镓（GaP）是Ⅲ族元素Ga和Ⅴ族元素P化合而成的半导体材料。磷化镓单晶是一种电子功能材料，主要用于制备可见光的发光二极管，根据掺杂的不同，可以发出红色、黄色、绿色等不同颜色的光，具有一定的市场价值。目前现有的标准为《GB/T 20229-2006磷化镓单晶》，随着生产水平的提高，已经不能满足现有产品的需求，有必要对技术参数加以规范，进行修订、增加相关指标。形成新的统一标准后，可作为磷化镓单晶行业今后组织生产、销售和接受质量监督的依据，以利于磷化镓的更好发展。
2、任务来源
根据《国家标准化管理委员会关于下达2019年第四批推荐性国家标准计划的通知》（国标委发[2019]40号，2019年12月31日），由中国电子科技集团公司第十三研究所（以下简称中国电科13所）负责修订《GB/T 20229-2006磷化镓单晶》，计划编号为20194175-T-469。
3、承担单位概况
本项目承担单位中国电子科技集团公司第十三研究所，多年从事电子材料和元器件的研制和生产，且重视标准化工作，是全国半导体器件标准化技术委员会秘书处依托单位，是国际电工委员会IEC TC47技术委员会的技术对口单位，多年来一直在标准化领域开展了大量国内和国际标准化工作。
中国电科13所从70年代开始从事磷化镓单晶材料制备的科研工作，已有40余年的历史，获得过《磷化镓材料在单晶炉内合成和制备》的全国科学大会奖。本单位具有丰富的工作经验，技术力量雄厚，专业配置合理，具有很强的科研技术开发能力，了解和熟悉国内磷化镓单晶材料的生产、使用和研制工作动态及技术水平。中国电科13所曾编写了GB/T 20229《磷化镓单晶》、GJB 2917A《磷化铟单晶片规范》、GB/T 20230《磷化铟单晶》、SJ/T 21475《磷化铟单晶片几何参数测试方法》等多项国军标、国标及行军标。
4、编制过程
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中国电科13所于2020年1月成立编制组，负责本标准的调研和编写工作。2020年1月~7月之间，编制组根据任务落实会确定的起草原则，对国内外生产磷化镓单晶产品的相关企业进行调研和统计，并调研了下游客户的质量要求，按照产品标准的编制原则、框架要求和国家的法律法规，同时结合企业的一些技术指标和检验数据，起草了本标准的初稿。
二、标准主要内容和确定主要内容的依据 1、编制原则
本标准起草单位自接受起草任务后，成立了标准编制组负责收集生产统计、检验数据、市场需求及客户要求等信息，初步确定了《磷化镓单晶》标准起草所遵循的基本原则和编制依据：
1） 2）
查阅相关标准和国内外客户的相关技术要求；
根据国内磷化镓单晶生产企业的具体情况，力求做到标准的合理性和实用
性； 3） 4）
根据技术发展水平及测试数据确定技术取值范围；
按照GB/T 1.1产品标准编写示例的要求进行格式和结构编写。
2、标准主要内容和确定主要内容的依据
本规范的内容是在GB/T 20229-2006的基础上，针对原有标准中与当前实际应用中不符合的部分进行修订，主要修订内容如下： 2.1 牌号
不再独立进行牌号的要求编写，修改后符合GB/T 14844的规定，形成统一标准。 2.2 电学性能
修订了磷化镓单晶锭的电学性能中N型材料的指标，增加了半绝缘型、P型指标。 经过调研中国电科13所、有研光电、日本信越化学等单位，电学性能指标依据国内多家单位电学参数结果，结合完成的多个课题指标要求，综合国外磷化镓生产厂家的产品参数，在满足国内客户需求的基础上，考虑现有国内制备磷化镓单晶锭的水平，制定出了电学特性参数的指标。
表1 电学性能
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电阻率 导电类型 掺杂剂 Ω·cm -3载流子浓度 cm 17-3迁移率 cm/（V?s） 2S （0.1～6）×10 -3（1.0～8.0）×10 17≥100 N Te (1～6)×10 ≥5×10 16≥100 非掺 - 7≤1×10 ≥100 半绝缘型 Fe ≥5×10 - 17- P Zn - ≥1×10 ≥20 2.3位错密度
修订了位错密度的表示方法，更改为位错密度级别，并将此节调整为磷化镓单晶锭指标。
经过调研中国电科13所、有研光电、日本信越化学等单位，位错密度指标依据国内多家单位电学参数结果，结合完成的多个课题指标要求，综合国外磷化镓生产厂家的产品参数，在满足国内客户需求的基础上，考虑现有国内制备磷化镓单晶锭的水平，制定出了位错密度参数的指标。
原标准中将位错密度统一写成不大于5×1017个/cm2，随着单晶制备水平的提高，目前可以做到更低位错密度水平。因此，进行了修订，将参数划分为三个级别，如下表：
表2 位错密度级别划分
位错密度 级别 个/cm 2Ⅰ ≤1×10 555Ⅱ ＞1×10～3×10 55Ⅲ ＞3×10～5×10 2.4 表面取向
增加了磷化镓单晶片表面取向的偏离大小。
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根据目前国内外磷化镓生产厂家的实际生产情况，和用户使用要求，综合国外多家磷化镓生产厂家的产品参数，进行指标的增加。目前随着加工水平的提高，生产厂家基本能满足上述要求。
2.5 几何参数
增加了几何参数指标参考面长度及允许偏差、翘曲度、总厚度变化、总指示读数，增加了63.5mm的单晶片指标；
根据目前国内外磷化镓生产厂家的实际生产情况，增加63.5mm磷化镓单晶尺寸规格，将磷化镓单晶片直径分为“50.8mm和63.5mm”，并规定其相应的几何参数指标。
根据用户使用要求，综合国外多家磷化镓生产厂家的产品参数，修订了磷化镓单晶片的参数指标。指标如下所示：
表3 磷化镓单晶片几何参数 直径及允许偏差 mm 50.8±0.5 63.5±0.5 76.2±0.5 厚度及允许偏差 μm 300±20 300±20 500±20 参考面长度及允许偏差 mm 16.0±2.0 20.0±2.0 22.0±2.0 翘曲度warp μm ≤12 ≤15 ≤18 总厚度变化TTV μm ≤15 ≤15 ≤15 总指示读数TIR μm ≤10 ≤10 ≤15 在实际生产中，50.8mm直径参考面长度一般采用16.0±2.0mm，63.5mm直径参考面长度一般采用20±2.0mm，76.2mm直径参考面长度一般采用22±2.0mm,后续加工时定晶向较方便准确；实际生产中晶片几何参数的总厚度变化和翘曲度在表3范围内的研磨片，后续外延层的生长质量较好。 2.6表面质量
增加了磷化镓单晶片表面质量要求，即应无孪晶、无划伤、无崩边、无裂纹、无桔皮、无凹坑、无沾污等。
根据目前国内外磷化镓生产厂家的实际生产情况，和用户使用要求，综合国外多家磷化镓生产厂家的产品参数，进行指标的增加。目前随着加工水平的提高，生产厂家基本能满足上述要求。
这几项要求为研磨片的基本要求，单晶片的表面质量将直接影响后续外延层的生长质量。
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2.7增加了第8章订货单内容章节
三、标准水平分析
四、与我国有关的现行法律、法规和相关强制性标准的关系
本标准与国家现行法律、法规和相关强制性标准不存在相违背和抵触的地方。
五、重大分歧意见的处理经过和依据
无
六、标准作为强制性标准或推荐性标准的建议
本标准作为推荐性国家标准发布实施。
七、代替或废止现行有关标准的建议
本标准修订后，将代替GB/T 20229-2006磷化镓单晶
八、其他需要说明的事项
无
九、预期效果
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国家标准-磷化镓单晶-编制说明
