GBT-功率器件用碳化硅同質(zhì)外延片缺陷的無損檢測識別判據(jù) 第2部分：缺陷的光學檢測標準編制說明

國家標準《半導體器件功率器件用碳化硅同質(zhì)外延片缺陷的無損檢測識別判據(jù)第2部分：缺陷的光學檢測方法》編制說明（預審稿）工作簡況立項目的和意義碳化硅（SiC）作為典型的寬禁帶半導體材料，與硅(Si)相比，具有擊穿電場高、導熱率高、飽和電子漂移速度高和本征載流子濃度低等優(yōu)越的物理性能，非常適合在大功率、高溫和高頻環(huán)境下應用，因此廣泛應用于新一代功率半導體器件中。SiC基功率半導體器件相對于硅基器件，具有更快的開關(guān)速度、低損耗、高阻斷電壓和耐高溫等性能。當前，全球半導體產(chǎn)業(yè)正處于深度變革，化合物半導體成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的關(guān)注點，我國正加緊產(chǎn)業(yè)布局，搶占發(fā)展的主動權(quán)。SiC外延片是在碳化硅單晶拋光片上經(jīng)過化學氣相沉積反應生長一層導電類型、載流子濃度、厚度和晶格結(jié)構(gòu)都符合要求的碳化硅單晶薄膜，SiC同質(zhì)外延片中存在的缺陷是衡量SiC外延片質(zhì)量的重要參數(shù)，也直接影響SiC基功率半導體器件的成品率和可靠性，準確識別SiC外延片中的缺陷，對于SiC外延片的制備、使用有重要的意義。關(guān)于SiC外延片中的缺陷分類及其檢測方法，在我國目前均無統(tǒng)一的標準，需制定國家標準，規(guī)范SiC外延片的缺陷分類及其檢測方法，指導SiC外延片的生產(chǎn)和使用，促進國內(nèi)SiC半導體材料和SiC基功率半導體器件的發(fā)展。任務來源《半導體器件功率器件用碳化硅同質(zhì)外延片缺陷的無損檢測識別判據(jù)第2部分：缺陷的光學檢測方法》標準制定是2021年第4批國家標準計劃項目，計劃項目批準文號：國標委發(fā)【2021】41號，計劃項目代號：20214649-T-469。歸口單位為全國半導體設備和材料標準化技術(shù)委員會（TC203）歸口，執(zhí)行單位為全國半導體設備和材料標準化技術(shù)委員會材料分會（TC203/SC2），承辦單位為中國電子科技集團公司第十三研究所，項目周期為18個月。主要工作過程3.1、起草階段2022.1~2022.6:成立了編制組,查詢、收集和分析相關(guān)標準資料。編制組由半導體材料的設計人員、工藝人員、檢驗試驗管理人員和標準化人員組成；編制組首先對IEC63068-2Ed1.0:2019進行翻譯和研究，同時對收集的SiC外延材料相關(guān)的標準和資料進行分析。編寫組召開研討會，在草案的基礎上對標準的內(nèi)容進行進一步的完善，形成《半導體器件功率器件用碳化硅同質(zhì)外延片缺陷的無損檢測識別判據(jù)第2部分：缺陷的光學檢測方法》征求意見稿。2022年6月開始，中國電子科技集團公司第十三研究所、中國電子科技集團公司第四十六研究所、山東天岳先進科技股份有限公司、之江實驗室、浙江大學、安徽長飛先進半導體有限公司、中電化合物半導體有限公司、鷹眼在線電子科技有限公司、深圳市恒運昌真空技術(shù)有限公司。形成討論組，對標準翻譯草稿進行多輪次線上會議討論。2023年2月，在徐州半導體標準年會進行專題討論，對本標準進行第一次會上討論。會議上標委會秘書處、北大光電研究院、東莞天域、松山湖實驗室、中電化合物半導體有限公司等單位提出了寶貴建議和意見，建議盡快補充實驗驗證內(nèi)容，增加參與單位進行復驗工作，同時對標準討論稿部分文本內(nèi)容給出修改意見。編制組針對修改建議，對討論稿進行再次修訂。同時中國電科十三所進行實驗驗證報告，中國電科四十六所、安徽長飛先進半導體有限公司和山東天岳先進科技股份有限公司進行標準復驗工作，形成實驗報告和復驗報告。標準主要起草單位及人員所做的工作中國電子科技集團公司第十三研究所作為本標準的主要承辦單位，是國內(nèi)最早開展SiC同質(zhì)外延材料生長研究的單位之一，多年從事各種材料的研制工作。目前已實現(xiàn)SiC外延材料工程化生產(chǎn)，形成了碳化硅外延工藝生產(chǎn)和測試平臺，掌握了設計仿真、缺陷表征、參數(shù)檢測以及穩(wěn)定性控制的全套外延生產(chǎn)技術(shù)，SiC外延片產(chǎn)品摻雜濃度不均勻性、厚度不均勻性、缺陷等典型指標達到國內(nèi)領先水平，技術(shù)力量雄厚，測試分析手段豐富，擁有多臺套國際先進、全系列的半導體外延材料測試設備，具備制定本標準的技術(shù)實力，在標準制定過程中同時也牽頭組織了標準的試驗驗證工作，為標準技術(shù)內(nèi)容的確定奠定了技術(shù)基礎。本標準的其他起草單位有之江實驗室、浙江大學、安徽長飛先進半導體有限公司、中國電子科技集團公司第四十六研究所、山東天岳先進科技股份有限公司、中電化合物半導體有限公司。其中安徽長飛先進半導體有限公司、中國電子科技集團公司第四十六研究所、山東天岳先進科技股份有限公司參與了實驗和復驗、標準的不同部分的翻譯工作。之江實驗室、浙江大學、中電化合物半導體有限公司、鷹眼在線電子科技有限公司、深圳市恒運昌真空技術(shù)有限公司對標準的討論稿進行校準和修訂工作。本文件主要起草人蘆偉立、房玉龍、李佳、王健、張冉冉、李麗霞、楊青、殷源、張建峰、李振廷、徐晨、鈕應喜、劉立娜、宋生、金向軍、周翔、樂衛(wèi)平標準編制原則及確定標準主要內(nèi)容的依據(jù)編制原則本標準等同采用IEC63068-2Ed1.0:2019《半導體器件功率器件用碳化硅同質(zhì)外延片缺陷的無損檢測識別判據(jù)第2部分：缺陷的光學檢測方法》。標準編寫符合GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》、GB/T1.2-2020《標準化工作導則第2部分：以ISO/IEC標準化文件為基礎的標準化文件起草規(guī)則》的規(guī)定。標準主要內(nèi)容的確定依據(jù)除編輯性修改外，標準的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容與IEC63068-2：2019保持一致。本標準包含了范圍、引用文件、術(shù)語和定義和光學檢測方法四章內(nèi)容，其中檢測方法中對測試的原理、條件、參數(shù)設置、程序、評價和報告等內(nèi)容進行詳細的規(guī)定。具體說明如下：1）范圍：商用碳化硅（SiC）同質(zhì)外延片產(chǎn)品上缺陷的光學檢測方法。2）規(guī)范性引用文件：本標準沒有規(guī)范性引用文件，按照GB/T1.1的編寫要求，保留該章編號和標題的設置。3）術(shù)語和定義：給出了光學檢測、光學成像、照明等術(shù)語定義，本文件中術(shù)語主要參考IEC標準原文翻譯，盡量和IEC原文保持一致。4）光學檢測方法：規(guī)定了具有表面形態(tài)特征的缺陷的光學檢測方法。其中包括測試原理、測試條件、測試參數(shù)設置和測試數(shù)據(jù)處理方法。5）附錄A為資料性附錄：介紹了反射照明下通過明場差分干涉獲得的4H-SiC同質(zhì)外延片缺陷的典型圖像和特征。試驗情況本標準中規(guī)定的碳化硅缺陷的光學檢測方法。參加巡回測試的廠家有：中國電子科技集團公司第十三研究所、安徽長飛先進半導體有限公司、中國電子科技集團公司第四十六研究所、山東天岳先進科技股份有限公司。其中中國電子科技集團公司第十三研究所進行了實驗驗證，使用光學和光致發(fā)光檢測方法對SiC外延片樣品進行測試，各類缺陷統(tǒng)計和各種缺陷的典型圖像和IEC標準中一致。完成驗證該標準的內(nèi)容驗證。安徽長飛先進半導體有限公司、中國電子科技集團公司第四十六研究所、山東天岳先進科技股份有限公司分別進行了復驗驗證。復驗結(jié)果良好。三、標準水平分析本標準等同采用IEC63068-2Ed1.0:2019《Semiconductordevice-Non-destructiverecognitioncriteriaofdefectsinsiliconcarbidehomoepitaxialwaferforpowerdevices–Part2:Testmethodfordefectsusingopticalinspection》。本次標準的制定對碳化硅同質(zhì)外延片制備技術(shù)的提高，規(guī)范碳化硅外延片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到巨大的推動作用，同時實現(xiàn)了與國際標準的接軌。本標準為推薦性國家標準，達到了國際一般水平。四、與現(xiàn)行法律、法規(guī)、強制性國家標準及相關(guān)標準協(xié)調(diào)配套情況目前國內(nèi)無碳化硅同質(zhì)外延片無損檢測相關(guān)標準。本標準與現(xiàn)行的法律、法規(guī)及國家標準、國家軍用標準、行業(yè)標準沒有沖突，不涉及知識產(chǎn)權(quán)糾紛。目前SiC已發(fā)布的SiC材料和器件相關(guān)國家標準主要包括：第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標準T/CASA004.1《4H碳化硅襯底及外延層缺陷術(shù)語》第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標準T/CASA004.2《4H-SiC襯底及外延層缺陷圖譜》。本標準等同采用IEC63068-2Ed1.0:2019，對缺陷的分類和檢測方法進行補充，是對上述標準的補充和配套。五、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)編制組根據(jù)起草前確定的編制原則進行了標準起草，標準起草小組前期進行了充分的準備和調(diào)研，并做了大量調(diào)查論證、信息分析和試驗工作，標準在主要技術(shù)內(nèi)容上，行業(yè)內(nèi)取得了較為一致的意見，標準起草過程中未發(fā)生重大分歧意見。六、標準作為強制性標準或推薦性標準的建議建議本標準將作為推薦性國家標準實施。七、廢止現(xiàn)行有關(guān)標準的建議無替代或廢止現(xiàn)行相關(guān)標準。八、貫徹國家標準的要求和措施建議本標準的實施與現(xiàn)有的其他標準沒有沖突