GBT-功率器件用碳化硅同質(zhì)外延片缺陷的無(wú)損檢測(cè)識(shí)別判據(jù) 第2部分：缺陷的光學(xué)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《半導(dǎo)體器件功率器件用碳化硅同質(zhì)外延片缺陷的無(wú)損檢測(cè)識(shí)別判據(jù)第2部分：缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法》編制說(shuō)明（預(yù)審稿）工作簡(jiǎn)況立項(xiàng)目的和意義碳化硅（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(chǎng)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(duì)于硅基器件，具有更快的開(kāi)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(guó)正加緊產(chǎn)業(yè)布局，搶占發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。SiC外延片是在碳化硅單晶拋光片上經(jīng)過(guò)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)生長(zhǎng)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(shí)別SiC外延片中的缺陷，對(duì)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(cè)方法，在我國(guó)目前均無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，需制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范SiC外延片的缺陷分類及其檢測(cè)方法，指導(dǎo)SiC外延片的生產(chǎn)和使用，促進(jìn)國(guó)內(nèi)SiC半導(dǎo)體材料和SiC基功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展。任務(wù)來(lái)源《半導(dǎo)體器件功率器件用碳化硅同質(zhì)外延片缺陷的無(wú)損檢測(cè)識(shí)別判據(jù)第2部分：缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法》標(biāo)準(zhǔn)制定是2021年第4批國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃項(xiàng)目，計(jì)劃項(xiàng)目批準(zhǔn)文號(hào)：國(guó)標(biāo)委發(fā)【2021】41號(hào)，計(jì)劃項(xiàng)目代號(hào)：20214649-T-469。歸口單位為全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（TC203）歸口，執(zhí)行單位為全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)材料分會(huì)（TC203/SC2），承辦單位為中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所，項(xiàng)目周期為18個(gè)月。主要工作過(guò)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(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(duì)IEC63068-2Ed1.0:2019進(jìn)行翻譯和研究，同時(shí)對(duì)收集的SiC外延材料相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和資料進(jìn)行分析。編寫(xiě)組召開(kāi)研討會(huì)，在草案的基礎(chǔ)上對(duì)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(wú)損檢測(cè)識(shí)別判據(jù)第2部分：缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法》征求意見(jiàn)稿。2022年6月開(kāi)始，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所、山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司、之江實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)、安徽長(zhǎng)飛先進(jìn)半導(dǎo)體有限公司、中電化合物半導(dǎo)體有限公司、鷹眼在線電子科技有限公司、深圳市恒運(yùn)昌真空技術(shù)有限公司。形成討論組，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)翻譯草稿進(jìn)行多輪次線上會(huì)議討論。2023年2月，在徐州半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)年會(huì)進(jìn)行專題討論，對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行第一次會(huì)上討論。會(huì)議上標(biāo)委會(huì)秘書(shū)處、北大光電研究院、東莞天域、松山湖實(shí)驗(yàn)室、中電化合物半導(dǎo)體有限公司等單位提出了寶貴建議和意見(jiàn)，建議盡快補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證內(nèi)容，增加參與單位進(jìn)行復(fù)驗(yàn)工作，同時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)討論稿部分文本內(nèi)容給出修改意見(jiàn)。編制組針對(duì)修改建議，對(duì)討論稿進(jìn)行再次修訂。同時(shí)中國(guó)電科十三所進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證報(bào)告，中國(guó)電科四十六所、安徽長(zhǎng)飛先進(jìn)半導(dǎo)體有限公司和山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)復(fù)驗(yàn)工作，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告和復(fù)驗(yàn)報(bào)告。標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位及人員所做的工作中國(guó)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(guó)內(nèi)最早開(kāi)展SiC同質(zhì)外延材料生長(zhǎng)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(cè)試平臺(tái)，掌握了設(shè)計(jì)仿真、缺陷表征、參數(shù)檢測(cè)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(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，技術(shù)力量雄厚，測(cè)試分析手段豐富，擁有多臺(tái)套國(guó)際先進(jìn)、全系列的半導(dǎo)體外延材料測(cè)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(guò)程中同時(shí)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)。本標(biāo)準(zhǔn)的其他起草單位有之江實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)、安徽長(zhǎng)飛先進(jìn)半導(dǎo)體有限公司、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所、山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司、中電化合物半導(dǎo)體有限公司。其中安徽長(zhǎng)飛先進(jìn)半導(dǎo)體有限公司、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所、山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司參與了實(shí)驗(yàn)和復(fù)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)的不同部分的翻譯工作。之江實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)、中電化合物半導(dǎo)體有限公司、鷹眼在線電子科技有限公司、深圳市恒運(yùn)昌真空技術(shù)有限公司對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的討論稿進(jìn)行校準(zhǔn)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(yīng)喜、劉立娜、宋生、金向軍、周翔、樂(lè)衛(wèi)平標(biāo)準(zhǔn)編制原則及確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC63068-2Ed1.0:2019《半導(dǎo)體器件功率器件用碳化硅同質(zhì)外延片缺陷的無(wú)損檢測(cè)識(shí)別判據(jù)第2部分：缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法》。標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)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)定。標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的確定依據(jù)除編輯性修改外，標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容與IEC63068-2：2019保持一致。本標(biāo)準(zhǔn)包含了范圍、引用文件、術(shù)語(yǔ)和定義和光學(xué)檢測(cè)方法四章內(nèi)容，其中檢測(cè)方法中對(duì)測(cè)試的原理、條件、參數(shù)設(shè)置、程序、評(píng)價(jià)和報(bào)告等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)定。具體說(shuō)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(xué)檢測(cè)方法。2）規(guī)范性引用文件：本標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)范性引用文件，按照GB/T1.1的編寫(xiě)要求，保留該章編號(hào)和標(biāo)題的設(shè)置。3）術(shù)語(yǔ)和定義：給出了光學(xué)檢測(cè)、光學(xué)成像、照明等術(shù)語(yǔ)定義，本文件中術(shù)語(yǔ)主要參考IEC標(biāo)準(zhǔn)原文翻譯，盡量和IEC原文保持一致。4）光學(xué)檢測(cè)方法：規(guī)定了具有表面形態(tài)特征的缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法。其中包括測(cè)試原理、測(cè)試條件、測(cè)試參數(shù)設(shè)置和測(cè)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(guò)明場(chǎng)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(yàn)情況本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的碳化硅缺陷的光學(xué)檢測(cè)方法。參加巡回測(cè)試的廠家有：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所、安徽長(zhǎng)飛先進(jìn)半導(dǎo)體有限公司、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所、山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司。其中中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使用光學(xué)和光致發(fā)光檢測(cè)方法對(duì)SiC外延片樣品進(jìn)行測(cè)試，各類缺陷統(tǒng)計(jì)和各種缺陷的典型圖像和IEC標(biāo)準(zhǔn)中一致。完成驗(yàn)證該標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容驗(yàn)證。安徽長(zhǎng)飛先進(jìn)半導(dǎo)體有限公司、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所、山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司分別進(jìn)行了復(fù)驗(yàn)驗(yàn)證。復(fù)驗(yàn)結(jié)果良好。三、標(biāo)準(zhǔn)水平分析本標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC63068-2Ed1.0:2019《Semiconductordevice-Non-destructiverecognitioncriteriaofdefectsinsiliconcarbidehomoepitaxialwaferforpowerdevices–Part2:Testmethodfordefectsusingopticalinspection》。本次標(biāo)準(zhǔn)的制定對(duì)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(dòng)作用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的接軌。本標(biāo)準(zhǔn)為推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了國(guó)際一般水平。四、與現(xiàn)行法律、法規(guī)、強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)配套情況目前國(guó)內(nèi)無(wú)碳化硅同質(zhì)外延片無(wú)損檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行的法律、法規(guī)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有沖突，不涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛。目前SiC已發(fā)布的SiC材料和器件相關(guān)國(guó)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(yǔ)》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襯底及外延層缺陷圖譜》。本標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC63068-2Ed1.0:2019，對(duì)缺陷的分類和檢測(cè)方法進(jìn)行補(bǔ)充，是對(duì)上述標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充和配套。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、信息分析和試驗(yàn)工作，標(biāo)準(zhǔn)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)的建議建議本標(biāo)準(zhǔn)將作為推薦性國(guó)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(wú)替代或廢止現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。八、貫徹國(guó)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(méi)有沖突