半導(dǎo)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1部分：缺陷分類 編制說明

1碳化硅(SiC)作為典型的寬禁帶半導(dǎo)體材料，與硅(Si)相比，具有擊穿電場高、導(dǎo)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(yīng)用，因此廣泛應(yīng)用于新一代功率半導(dǎo)體器件中。SiC基功率半導(dǎo)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(dāng)前，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正處于深度變革，化合物半導(dǎo)體成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的關(guān)注點(diǎn)，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(xué)氣相沉積反應(yīng)生長一層導(dǎo)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(dǎo)體器件的成品率和可靠性，準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，需制定國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范SiC外延片的缺陷分類及其檢測方法，指導(dǎo)SiC外延片的生產(chǎn)和使用，促進(jìn)國內(nèi)SiC半導(dǎo)體材料和SiC基功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展。《半導(dǎo)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1部分：缺陷分類》標(biāo)準(zhǔn)制定是2021年第4批國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃項(xiàng)目，計(jì)劃項(xiàng)目批準(zhǔn)文號：國標(biāo)委發(fā)【2021】41號，計(jì)劃項(xiàng)目代號：20214653-T-469。歸口單位為全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(TC203)，執(zhí)行單位為全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)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(tuán)公司第十三研究所，項(xiàng)目周期為18個月。3.1起草階段2021.1~2021.6:成立了編制組,查詢、收集和分析相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)資料。編制組由半導(dǎo)體材料的設(shè)計(jì)人員、工藝人員、檢驗(yàn)試驗(yàn)管理人員和標(biāo)準(zhǔn)化人員組成；編制組首先對IEC263068-1Ed1.0:2019進(jìn)行翻譯和研究，同時對收集的SiC外延材料相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和資料進(jìn)行分析，在草案的基礎(chǔ)上對標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的完善，形成《半導(dǎo)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1部分：缺陷分類》征求意見稿。4、標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位及人員所做的工作中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所作為本標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(shè)計(jì)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(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)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(jìn)、全系列的半導(dǎo)體外延材料測試設(shè)備，具備制定本標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)實(shí)力，在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中同時也牽頭組織了標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)驗(yàn)證工作，為標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的確定奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則及確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC63068-1Ed1.0:2019《半導(dǎo)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1部分：缺陷分類》，標(biāo)準(zhǔn)編寫符合GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》、GB/T1.2-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第2部分：以ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)化文件為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化文件起草規(guī)則》的規(guī)。2、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的確定依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容與IEC63068-1Ed1.0:2019保持一致。本標(biāo)準(zhǔn)包含范圍、引用文件、術(shù)語和定義和缺陷分類四章內(nèi)容。具體說明如下：1)范圍：商用碳化硅(SiC)同質(zhì)外延片產(chǎn)品上缺陷的缺陷分類。2)術(shù)語和定義：給出了碳化硅、3C型碳化硅、4H型碳化硅等47個術(shù)語定義，其中晶向、顆粒等術(shù)語在GB/T14264-2009《半導(dǎo)體材料術(shù)語》也有定義，本文件中術(shù)語3)缺陷分類：規(guī)定了14類缺陷，其中11類缺陷具有典型的光學(xué)圖像和典型的光致發(fā)光圖像，因此給出相對應(yīng)的圖示，另外3類缺陷較難獲得典型圖像，因此僅給出缺陷定義和描述。3本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的碳化硅缺陷的缺陷分類，參加巡回測試的廠家有：中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所，之江實(shí)驗(yàn)室，蕪湖啟迪半導(dǎo)體有限公司，中國電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所。三、標(biāo)準(zhǔn)水平分析本標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC63068-1Ed1.0:2019《Semiconductordevice-Non-destructiverecognitioncriteriaofdefectsinsiliconcarbidehomoepitaxialwaferforpowerdevices–Part1:Classificationofdefects》，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容與國際標(biāo)準(zhǔn)保持一致。本次標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)了與國際標(biāo)準(zhǔn)的接軌。本標(biāo)準(zhǔn)為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了國際一般水平。四、與現(xiàn)行法律、法規(guī)、強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)配套情況關(guān)于功率器件用碳化硅同質(zhì)外延片的缺陷分類和檢測方法，目前國內(nèi)無相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行的法律、法規(guī)及國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)主要包括：第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)T/CASA004.1《4H碳化硅襯底及外延層缺陷術(shù)語》第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)T/CASA004.2《4H-SiC襯底及外延層缺陷本標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC63068-1Ed1.0:2019，對缺陷的分類和檢測方法進(jìn)行補(bǔ)充，是對上述聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)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(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)起草，標(biāo)準(zhǔn)起草小組前期進(jìn)行了充分的準(zhǔn)備和調(diào)研，并做了大量調(diào)查論證、信息分析和試驗(yàn)工作，標(biāo)準(zhǔn)在主要技術(shù)內(nèi)容上，4行業(yè)內(nèi)取得了較為一致的意見，標(biāo)準(zhǔn)起草過程中未發(fā)生重大分歧意見。六、標(biāo)準(zhǔn)作為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)或推薦性標(biāo)準(zhǔn)的建議建議本標(biāo)準(zhǔn)將作為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。七、廢止現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議無替代或廢止現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。八、貫徹國家標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施與現(xiàn)有的其他標(biāo)準(zhǔn)沒有沖突之處。本標(biāo)準(zhǔn)