GBT-藍寶石圖形化襯底片編制說明

PAGE2國家標(biāo)準(zhǔn)《藍寶石圖形化襯底片》編制說明（預(yù)審稿）工作簡況1、項目的必要性簡述藍寶石圖形化襯底片是GaN外延生長的關(guān)鍵基板材料，對提高GaN外延結(jié)晶質(zhì)量、降低位錯密度，提高光電子器件出光效率具有顯著效果。藍寶石及其復(fù)合材料也是潛在的氮化鎵功率、射頻器件的襯底選擇，在《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2019年版）》“先進半導(dǎo)體材料和新型顯示材料”中的第290項有明確提及圖形化襯底；《新材料標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動計劃（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、先進半導(dǎo)體材料））；科技部《“十三五”國家重點研發(fā)計劃戰(zhàn)略性先進電子材料重點專項實施方案》內(nèi)容也包括第三代半導(dǎo)體材料與半導(dǎo)體照明。藍寶石圖形化襯底片是在藍寶石拋光片的基礎(chǔ)上，通過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。目前已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要有2-8英寸的藍寶石圖形化襯底片，主要用于氮化鎵外延生長的模板，相比藍寶石平片襯底，圖形化的藍寶石表面改變了GaN材料的生長過程，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會逃逸到器件外部，進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95%，基于普通藍寶石拋光片的襯底因為外延生長缺陷多，光、電性能不高等問題，較難滿足現(xiàn)有行業(yè)的發(fā)展，目前應(yīng)用在相對低的市場不到1%的占有率。另外在功率、射頻器件的研究與開發(fā)中也有成為其中一種選擇，當(dāng)前市場上已有基于藍寶石材料GaN功率器件的手機、電腦快充產(chǎn)品問世。近年來，國內(nèi)藍寶石圖形化襯底片、GaN外延芯片行業(yè)發(fā)展迅速，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)規(guī)模也不斷擴大，襯底及芯片的國產(chǎn)化率已超過85%，尤其是藍寶石圖形化襯底片，基本實現(xiàn)了全國產(chǎn)化。目前，我國藍寶石圖形化襯底片的產(chǎn)品性能指標(biāo)已達到國際先進水平，制備技術(shù)擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，在滿足國內(nèi)客戶需求的同時，產(chǎn)品還出口到國外。然而，作為國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)體量大、產(chǎn)品穩(wěn)定、技術(shù)先進的藍寶石圖形化襯底片，目前卻還沒有相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而近期的中美貿(mào)易摩擦更使全國上下都認(rèn)識到了具有自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)的重要性。因此，為改變藍寶石圖形化襯底片產(chǎn)品無標(biāo)準(zhǔn)、無規(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)，藍寶石圖形化襯底片產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的立項編制是十分有必要的，也是極其重要的。綜上，特申請關(guān)于藍寶石圖形化襯底片的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)的制定將會使我國第三代半導(dǎo)體材料的標(biāo)準(zhǔn)體系進一步完善，同時也可作為藍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)，改變藍寶石圖形化襯底片產(chǎn)品無標(biāo)準(zhǔn)、無技術(shù)規(guī)范的狀態(tài)，更好的促進LED產(chǎn)業(yè)的健康規(guī)范發(fā)展。2、任務(wù)來源根據(jù)《國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會關(guān)于下達2021年第三批推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)計劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外文版計劃的通知))(國標(biāo)委發(fā)[2021]28號)的要求，本項目計劃編號為20213239-T-469，項目名稱為：藍寶石圖形化襯底片，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)過原國標(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)由全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC203）與全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會材料分技術(shù)委員會（SAC/TC203/SC2）共同提出并歸口，具體見標(biāo)委工二函[2014]22號，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，是一家面向藍寶石上氮化鎵技術(shù)的專業(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，率先成為國際大廠穩(wěn)定供應(yīng)鏈。公司獲2018年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎（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)專利44件，含發(fā)明11件，實新32件，外觀1件。主要工作過程自任務(wù)下達后，2022年1月廣東中圖半導(dǎo)體科技股份有限公司成立了《藍寶石圖形化襯底片》標(biāo)準(zhǔn)起草小組，項目小組根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定的原則，立即開展了相關(guān)國內(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、框架要求和國家的法律法規(guī)，編制完成國家標(biāo)準(zhǔn)《藍寶石圖形化襯底片》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》的要求進行編寫。標(biāo)準(zhǔn)編寫過程中本著“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)實際，同時，充分聽取各方的意見，確保本標(biāo)準(zhǔn)既可以作為政府部門監(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)定了藍寶石圖形化襯底片的產(chǎn)品分類、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運輸、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。具體見標(biāo)準(zhǔn)草案。本標(biāo)準(zhǔn)適用于藍寶石圖形化襯底片，產(chǎn)品主要用于氮化鎵基材料外延生長的基板材料，可顯著提升發(fā)光二極管的光電性能，同時作為功率，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)定了藍寶石圖形化襯底片（以下簡稱“襯底片”）的產(chǎn)品分類、要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運輸、貯存、隨行文件和訂貨單內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)適用于藍寶石圖形化襯底片的研發(fā)、生長制備、測試分析、檢驗鑒定及其性能質(zhì)量評價。（2）規(guī)范性引用文件GB/T2828.1計數(shù)抽樣檢驗程序第1部分：按接收質(zhì)量限（AQL）檢索的逐批檢驗抽樣計劃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GB/T8758砷化鎵外延層厚度紅外干涉測量方法GB/T14140硅片直徑測量方法GB/T14264半導(dǎo)體材料術(shù)語GB/T30854LED發(fā)光用氮化鎵基外延片（3）術(shù)語和定義GB/T14264界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。（4）分類標(biāo)準(zhǔn)中按襯底片尺寸和襯底片導(dǎo)向邊對產(chǎn)品進行了分類。要求標(biāo)準(zhǔn)中主要對產(chǎn)品的直徑、厚度、圖形規(guī)格、外觀、反射率等進行了要求。三、標(biāo)準(zhǔn)水平分析標(biāo)準(zhǔn)總體達到了國內(nèi)先進水平。四、與我國有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和相關(guān)強制性標(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、技術(shù)要求、檢驗、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)、無沖突。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(biāo)準(zhǔn)起草，標(biāo)準(zhǔn)起草小組前期進行了充分的準(zhǔn)備和調(diào)研，并做了大量調(diào)查論證、信息分析和實驗工作，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，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)作為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實施。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、過渡辦法等內(nèi)容）本標(biāo)準(zhǔn)為藍寶石圖形化襯底片產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布后建議針對標(biāo)準(zhǔn)《藍寶石圖形化襯底片》制定切實可行的貫徹措施，讓標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)內(nèi)得以廣泛推廣。同時，對標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況進行跟蹤調(diào)查，及時發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行中的問題，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)布后即實施。八、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)的情