GBT-藍(lán)寶石圖形化襯底片編制說(shuō)明

PAGE2國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《藍(lán)寶石圖形化襯底片》編制說(shuō)明（預(yù)審稿）工作簡(jiǎn)況1、項(xiàng)目的必要性簡(jiǎn)述藍(lán)寶石圖形化襯底片是GaN外延生長(zhǎng)的關(guān)鍵基板材料，對(duì)提高GaN外延結(jié)晶質(zhì)量、降低位錯(cuò)密度，提高光電子器件出光效率具有顯著效果。藍(lán)寶石及其復(fù)合材料也是潛在的氮化鎵功率、射頻器件的襯底選擇，在《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2019年版）》“先進(jìn)半導(dǎo)體材料和新型顯示材料”中的第290項(xiàng)有明確提及圖形化襯底；《新材料標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》中明確要求建立第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料標(biāo)準(zhǔn)（（二（二）研制新材料“領(lǐng)航”標(biāo)準(zhǔn)，4、先進(jìn)半導(dǎo)體材料））；科技部《“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)實(shí)施方案》內(nèi)容也包括第三代半導(dǎo)體材料與半導(dǎo)體照明。藍(lán)寶石圖形化襯底片是在藍(lán)寶石拋光片的基礎(chǔ)上，通過(guò)黃光制程或壓印圖形掩膜工藝再經(jīng)等離子體干法刻蝕等圖形化工藝處理后得到，該圖形化襯底片具有周期性陣列排布的微納米圖形微結(jié)構(gòu)，其主流的微結(jié)構(gòu)圖形形貌為六角密排圓錐形。目前已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要有2-8英寸的藍(lán)寶石圖形化襯底片，主要用于氮化鎵外延生長(zhǎng)的模板，相比藍(lán)寶石平片襯底，圖形化的藍(lán)寶石表面改變了GaN材料的生長(zhǎng)過(guò)程，能抑制缺陷向外延表面的延伸，提高器件內(nèi)量子效率；另外，微納結(jié)構(gòu)圖形化的GaN/藍(lán)寶石界面能散射從有源區(qū)發(fā)射的光子，使得原本因全反射作用不能出射的光子有機(jī)會(huì)逃逸到器件外部，進(jìn)而有效提高光提取效率，能顯著提升發(fā)光二極管的光電性能。以GaN基材料為代表的光電子器件是第三代半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的分支。藍(lán)寶石圖形化襯底是其關(guān)鍵襯底材料，襯底材料在很大程度上決定了外延芯片的技術(shù)路線及品質(zhì)，是下游關(guān)鍵元器件技術(shù)提升的重要基礎(chǔ)。目前，作為第三代半導(dǎo)體材料體系中非常重要的材料，藍(lán)寶石圖形化襯底材料一方面在半導(dǎo)體照明行業(yè)的應(yīng)用滲透率已超過(guò)95%，基于普通藍(lán)寶石拋光片的襯底因?yàn)橥庋由L(zhǎng)缺陷多，光、電性能不高等問(wèn)題，較難滿(mǎn)足現(xiàn)有行業(yè)的發(fā)展，目前應(yīng)用在相對(duì)低的市場(chǎng)不到1%的占有率。另外在功率、射頻器件的研究與開(kāi)發(fā)中也有成為其中一種選擇，當(dāng)前市場(chǎng)上已有基于藍(lán)寶石材料GaN功率器件的手機(jī)、電腦快充產(chǎn)品問(wèn)世。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)藍(lán)寶石圖形化襯底片、GaN外延芯片行業(yè)發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大，襯底及芯片的國(guó)產(chǎn)化率已超過(guò)85%，尤其是藍(lán)寶石圖形化襯底片，基本實(shí)現(xiàn)了全國(guó)產(chǎn)化。目前，我國(guó)藍(lán)寶石圖形化襯底片的產(chǎn)品性能指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，制備技術(shù)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)客戶(hù)需求的同時(shí)，產(chǎn)品還出口到國(guó)外。然而，作為國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)體量大、產(chǎn)品穩(wěn)定、技術(shù)先進(jìn)的藍(lán)寶石圖形化襯底片，目前卻還沒(méi)有相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而近期的中美貿(mào)易摩擦更使全國(guó)上下都認(rèn)識(shí)到了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的重要性。因此，為改變藍(lán)寶石圖形化襯底片產(chǎn)品無(wú)標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)規(guī)范的狀態(tài)，完善第三代半導(dǎo)體材料標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，藍(lán)寶石圖形化襯底片產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)編制是十分有必要的，也是極其重要的。綜上，特申請(qǐng)關(guān)于藍(lán)寶石圖形化襯底片的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)的制定將會(huì)使我國(guó)第三代半導(dǎo)體材料的標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)一步完善，同時(shí)也可作為藍(lán)寶石圖形化襯底片貿(mào)易、仲裁及質(zhì)量監(jiān)督檢查的依據(jù)，改變藍(lán)寶石圖形化襯底片產(chǎn)品無(wú)標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)技術(shù)規(guī)范的狀態(tài)，更好的促進(jìn)LED產(chǎn)業(yè)的健康規(guī)范發(fā)展。2、任務(wù)來(lái)源根據(jù)《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)關(guān)于下達(dá)2021年第三批推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外文版計(jì)劃的通知))(國(guó)標(biāo)委發(fā)[2021]28號(hào))的要求，本項(xiàng)目計(jì)劃編號(hào)為20213239-T-469，項(xiàng)目名稱(chēng)為：藍(lán)寶石圖形化襯底片，牽頭起草單位為廣東中圖半導(dǎo)體科技股份有限公司。經(jīng)過(guò)原國(guó)標(biāo)委工業(yè)一部、工業(yè)二部認(rèn)可，半導(dǎo)體材料標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC203）與全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)材料分技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC203/SC2）共同提出并歸口，具體見(jiàn)標(biāo)委工二函[2014]22號(hào)，已上傳制修訂系統(tǒng)。主要參加單位和工作成員及其所做工作主要參加單位情況廣東中圖半導(dǎo)體科技股份有限公司位于廣東東莞松山湖園區(qū)，于2013年12月成立，是一家面向藍(lán)寶石上氮化鎵技術(shù)的專(zhuān)業(yè)襯底材料供應(yīng)商。公司主要產(chǎn)品包括2至8英寸圖形化藍(lán)寶石襯底（PSS）、圖形化復(fù)合材料襯底（MMS）。目前企業(yè)產(chǎn)能約150萬(wàn)片/月（折合4英寸），為全球規(guī)模領(lǐng)先的圖形化襯底制造商，在多個(gè)LED領(lǐng)域，目前主要下游產(chǎn)品是照明、背光源、顯示等，而新型應(yīng)用包括Mini/MicroLED、UVC等特殊結(jié)構(gòu)襯底已批量使用，率先成為國(guó)際大廠穩(wěn)定供應(yīng)鏈。公司獲2018年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（第二完成單位）；建有廣東省半導(dǎo)體襯底工程技術(shù)研究中心、東莞市工程技術(shù)研究中心；授權(quán)專(zhuān)利44件，含發(fā)明11件，實(shí)新32件，外觀1件。主要工作過(guò)程自任務(wù)下達(dá)后，2022年1月廣東中圖半導(dǎo)體科技股份有限公司成立了《藍(lán)寶石圖形化襯底片》標(biāo)準(zhǔn)起草小組，項(xiàng)目小組根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定的原則，立即開(kāi)展了相關(guān)國(guó)內(nèi)外資料、標(biāo)準(zhǔn)的整理和研討工作。最終按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的編制原則、框架要求和國(guó)家的法律法規(guī)，編制完成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《藍(lán)寶石圖形化襯底片》討論稿。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)1.標(biāo)準(zhǔn)編制的原則本標(biāo)準(zhǔn)按照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》的要求進(jìn)行編寫(xiě)。標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)過(guò)程中本著“科學(xué)、適度、可行”原則，既考慮標(biāo)準(zhǔn)的前瞻性又顧及企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，同時(shí)，充分聽(tīng)取各方的意見(jiàn)，確保本標(biāo)準(zhǔn)既可以作為政府部門(mén)監(jiān)督、指導(dǎo)生產(chǎn)的依據(jù)，又可以作為各生產(chǎn)企業(yè)切實(shí)可行的技術(shù)規(guī)范要求。2.主要內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了藍(lán)寶石圖形化襯底片的產(chǎn)品分類(lèi)、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存、隨行文件等內(nèi)容。產(chǎn)品按襯底片尺寸分為50.8mm、100mm、150mm、200mm藍(lán)寶石圖形化襯底，其主要技術(shù)要求包括襯底片的直徑、厚度、襯底圖形排布、襯底圖形尺寸參數(shù)、襯底圖形均勻性、襯底有效圖形區(qū)域、外觀、反射率等。具體見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)草案。本標(biāo)準(zhǔn)適用于藍(lán)寶石圖形化襯底片，產(chǎn)品主要用于氮化鎵基材料外延生長(zhǎng)的基板材料，可顯著提升發(fā)光二極管的光電性能，同時(shí)作為功率，射頻器件用的基板材料，提高產(chǎn)品品質(zhì)，降低生產(chǎn)制造成本。（1）范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了藍(lán)寶石圖形化襯底片（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“襯底片”）的產(chǎn)品分類(lèi)、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存、隨行文件和訂貨單內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)適用于藍(lán)寶石圖形化襯底片的研發(fā)、生長(zhǎng)制備、測(cè)試分析、檢驗(yàn)鑒定及其性能質(zhì)量評(píng)價(jià)。（2）規(guī)范性引用文件GB/T2828.1計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序第1部分：按接收質(zhì)量限（AQL）檢索的逐批檢驗(yàn)抽樣計(jì)劃GB/T25915.1潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境第1部分：按粒子濃度劃分空氣潔凈度等級(jí)GB/T8758砷化鎵外延層厚度紅外干涉測(cè)量方法GB/T14140硅片直徑測(cè)量方法GB/T14264半導(dǎo)體材料術(shù)語(yǔ)GB/T30854LED發(fā)光用氮化鎵基外延片（3）術(shù)語(yǔ)和定義GB/T14264界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。（4）分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)中按襯底片尺寸和襯底片導(dǎo)向邊對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了分類(lèi)。要求標(biāo)準(zhǔn)中主要對(duì)產(chǎn)品的直徑、厚度、圖形規(guī)格、外觀、反射率等進(jìn)行了要求。三、標(biāo)準(zhǔn)水平分析標(biāo)準(zhǔn)總體達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。四、與我國(guó)有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和相關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)屬于第三代半導(dǎo)體襯底材料行業(yè)產(chǎn)品的分類(lèi)、技術(shù)要求、檢驗(yàn)、包裝等推薦性規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，與現(xiàn)行法律、法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)、無(wú)沖突。五、重大分歧意見(jiàn)的處理經(jīng)過(guò)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、信息分析和實(shí)驗(yàn)工作，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(jiàn)，標(biāo)準(zhǔn)起草過(guò)程中未發(fā)生重大分歧意見(jiàn)。六、標(biāo)準(zhǔn)作為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)或推薦性標(biāo)準(zhǔn)的建議及其理由建議本標(biāo)準(zhǔn)作為推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施。七、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議（包括組織措施、技術(shù)措施、過(guò)渡辦法等內(nèi)容）本標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)寶石圖形化襯底片產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布后建議針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)《藍(lán)寶石圖形化襯底片》制定切實(shí)可行的貫徹措施，讓標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)內(nèi)得以廣泛推廣。同時(shí)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況進(jìn)行跟蹤調(diào)查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行中的問(wèn)題，不斷修改完善，提升標(biāo)準(zhǔn)水平，提高標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、合理性、協(xié)調(diào)性和可操作性，建議標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后即實(shí)施。八、采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的情