行业标准-氮化镓衬底片-编制说明（预审稿）.docx

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1、行业标准氮化钱衬底片编制说明（预审稿）一、工作简况1、立项目的与意义宽禁带半导体材料被称为第三代半导体材料。和第一代（Si为代表）、第二代（GaAs为代表）半导体材料相比，以宽禁带为主要特征的第三代半导体以更高的击穿电压、更高的热导率、更高的电子饱和漂移速率和更高的抗辐射能力，开始在军事、航空航天、LED照明等领域崭露头角。其优良的特性使其应用独具特点且不可替代，如：耐高温使得宽禁带半导体可以适用于工作温度在650 C以上的军用武器系统和航空航天设备中；大功率在降低自身功耗的同时提高系统其它部件的能效，可节能20%90%；高频特性可以极大的提高雷达效率，在维持覆盖的前提下减少通信基站的数量，且

2、可实现更高速IC芯片的制造；宽禁带使得高亮度白光LED照明成为可能，同时可降低电力损耗47 %；抗辐射可以减少设备受到的干扰，在延长航空航天设备使用寿命的同时极大的降低重量。氮化线（GaN）是最具代表性的第三代半导体材料，已成为高温、高频、大功率微波器件的首选材料之一,是迄今为止理论上电光、光电转换效率最高的材料体系。目前GaN器件有三分之二应用于军工电子，如军事通讯、电子、干扰、雷达等领域；在民用领域，氮化线主要被应用于通讯基站、功率器件等领域。未来五年，基于第三代半导体材料的电子器件将广泛应用于5G基站、新能源汽车、特高压、数据中心等场景。目前国内氮化像单晶生长，以及用氮化钱单晶衬底片的产

3、业链已经打通，并形成一定的产业规模，但目前氮化线材料标准中没有衬底片的相关标准。制定氮化钱衬底片的行业标准，有利于规范、指导氮化钱衬底片的生产，促进产业的进步和发展。2、任务来源东莞市中银半导体科技有限公司（以下简称“中钱半导体”）于2010年7月向全国半导体设备和材料标准化技术委员会秘书处提交了推荐性国家标准项目建议书和标准框架稿，申请关于氮化钱材料的国家标准立项，由于早期产品量产规模等各种原因未获批立项。后于2019年1（）月15日以此前的工作基础整理完成预研稿重新呈报了关于氮化钱衬底片的标准立项申请，标准题目明确为氮化线衬底片。2020年12月30日氮化像衬底片行业标准正式批复立项（见关

4、于转发2020年第三批半导体材料国家、行业标准项目计划的通知（半材标委（2020） 31号），项目计划编号为：2020-1202T-YSo3、项目承担单位概况本标准的第一承担单位中线半导体，公司设于广东东莞，注册资金1.3亿元人民币，投资方为广东光大企业集团。中钱半导体为中国国内首家专业生产氮化钱（GaN）衬底材料的企业。该企业以北京大学宽禁带半导体研究中心为技术依托，引进国内外优秀的技术及管理团队，拥有先进的技术及管理优势和广泛的地缘优势。公司主要产品为GaN衬底材料，包括GaN衬底、GaN/ALO3复合衬底以及衬底材料制备的关键设备，如HVPE设备等。公司拥有完全自主知识产权的GaN单晶衬

5、底材料及复合衬底的制备技术，公司共有专利155项，其中已授权专利90项（含：发明专利71项，实用新型专利18项，外观设计专利1项）。已提交PCT专利7项，已授权11项。4、主要工作过程4.1 起草阶段为了作好本标准的制订工作，我们成立了标准编制小组，制订了标准编制计划，在提出立项申请的同期，标准编制小组先期启动了产品状况调研和市场调研，于2019年10月15日对早期提出的氮化钱复合衬底和氮化钱自支撑衬底两个标准草案进行进一步修改后提交秘书处审议；结合目前GaN材料在产业化推进中的突破与进展现状，编制小组成员对标准草案多次深入讨论 同时征求全国半导体材料标准化技术委员会（以下简称“半材标委会”）

6、秘书处意见，最终将两个标准草案内容整理合并，把氮化钱自支撑衬底和氮化线复合衬底作为两个不同类别，在草案中增加了分类章节，最终定名为氮化钱衬底片。2020年12月底该项目正式获批立项后，我们搜集汇总了国内外生产厂家的生产工艺及产品技术水平以及用户的需求，对标准草案内容进行细化，同时按照标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则（GB/T 1.12020）的编写要求，于2021年3月25日完成了该标准的工作组讨论稿。4.2 征求意见阶段2021年4月份起，我们多次与编制小组成员单位进行线上沟通，就讨论稿的细节逐条讨论。由于疫情的特殊原因，小组讨论没有召开现场会议，更多的采取邮件、电话等沟通

7、方式。针对目前产品量产技术的提升，技术指标要求比产品刚刚面世的几年前，有很大变化。尤其是涉及技术要求的内容，为了更贴近目前产品的实际情况，我们在工作组讨论稿基础上，收集同行各单位及业界人士的意见及建议，于2021年8月18日l在中线半导体公司现场组织了编制小组的线上会议，会议的另外3个分会场分别为：安徽铜陵的钱特半导体科技（铜陵）有限公司（以下简称“钱特半导体”）会议室、苏州的苏州纳维科技有限公司（以下简称“苏州纳维”）会议室、北京的半材标委会秘书处办公室。会议专题讨论了氮化钱衬底片的技术要求、测试方法、检验规则等主要章节内容，形成了修改建议，并完成了该标准的征求意见稿（详见意见汇总处理表）。

8、“征求意见稿”及“意见汇总处理表”于2022年1月14日发给行业内相关单位广泛征求意见，发送单位有钱特半导体、苏州纳维、北京大学、广东省科学院半导体研究所、北京大学东莞光电研究院（以下简称“北大光电院”）、三安光电股份有限公司、华灿光电股份有限公司、苏州晶湛半导体有限公司等共12家生产厂家、用户、检测单位、高校及科研院所。收集并汇总了 “意见汇总处理表”，并根据意见、建议对征求意见稿进行补充完善,完成了送审稿（提交件），报送预审会审查。4.3 审查阶段4.4 报批阶段5、主要起草单位和工作组成员及其所作的工作本文件的主要起草单位为中线半导体、北大光电院、苏州纳维、钱特半导体、南京大学等。中线半

9、导体作为第一起草单位组织了标准起草和调研工作，北大光电院对标准各环节的稿件进行了审查修改，苏州纳维、北大光电院、南京大学参与了标准起草，在标准研制过程中积极反馈意见，中钱半导体、苏州纳维、钱特半导体在样品的提供、产品测试方法的验证等方面开展工作，为标准文本的完善做出了贡献。标准主要起草单位及其所负责的工作情况见表lo表1标准主要工作成员及其所负责的工作起草人工作职责中钱半导体丁晓民负责标准统筹安排和组织协调标准起草中钱半导体颜建锋负责标准的编写、试验方案的确定中钱半导体颜建锋、苏州纳微徐科、中钱半导体王建峰、钱特半导体罗晓菊负责样品的提供、试验和检验方法的验证北大光电院刘南柳开展试验数据积累、

10、标准修改、审查工作中钱半导体王帅、陈润提供现场调研、开展现场试验验证苏州纳微徐科、中钱半导体王建峰、南京大学修向前、中钱半导体张国义参与标准的编写及技术条款的复议等秘书处李素青、秘书处贺东江参与标准文本质量的审查、修改二、标准编制的原则及确定主要内容的依据1、编制原则本标准起草单位自接受标准编制任务后，成立了标准编制组负责汇总生产统计、检验数据、市场需求及客户要求等信息，初步确定了氮化钱衬底片标准起草所遵循的基本原则和编制依据：1）查阅相关标准和国内外客户的相关技术要求，作为本标准编制的重要参考依据；2）根据国内氮化钱衬底片生产企业的具体情况，追求标准的合理性和实用性；3）根据技术发展水平及测

11、试数据确定技术指标取值范围；4）按照GB/T 1.1和行业标准编写示例的要求进行格式和结构编写。2、标准主要内容的确定依据本标准结合我国行业内氮化钱衬底片的实际生产和使用情况，考虑氮化像衬底片的发展和行业现状制定而成。本标准参考硅、碎化钱等相关国家标准，以及发光二极管外延片等相关行业标准，内容涵盖氮化钱衬底片的技术要求、测试方法、检验规则等方面内容。其应用不仅针对半导体发光管、激光器等光电器件，也包括探测器等功率型电子器件。综合考虑当前国内氮化线材料的外延片、自支撑衬底片和氮化钱/蓝宝石复合衬底片的生产水平和用户使用要求的变化，化繁就简，抓主要关键指标，以追求经济合理性和可操作性，同时力图客观

12、准确地反映出近几年国内产品技术水平和应用水平的提高。主要技术指标如下：a）几何参数外延片及衬底片的几何参数中除规定了尺寸外，还规定了弯曲度、翘曲度和厚度；其中，厚度指标按照自支撑衬底、复合衬底和外延片的不同，分别给出不同要求，自支撑衬底又根据使用需求分为圆形和方形两种。b）表面质量表面质量对划痕、颗粒、表面粗糙度等都做了限定。C）电学参数本标准引入了 “半绝缘型半导体”的概念，主要针对目前市场上对氮化钱衬底的产品需求。因此，电学参数中除了对口型层材料和P型层材料的载流子浓度、迁移率、电阻率进行规定外，对半绝缘材料的电阻率指标也进行了规定。d）衬底片晶体质量晶体质量指标包括：衬底片的表面取向、峰

13、位与半峰宽、位错密度。e）检验规则根据目前行业的现状和产品的特点，本标准选择了鉴定检验和交付检验。针对不同类检验，分别列出检验项目及其要求。三、标准水平分析氮化钱衬底片目前尚无相应的国际标准、国家标准和行业标准，本次标准起草为新制定的行业标准，主要目的是规范和统一氮化钱衬底片的相关性能参数，便于采购订单制定和生产厂家对产品需求和标准的识别和控制。本标准达到了国际一般水平。在我国的半导体材料的标准体系中，围绕第一代、第二代半导体材料，基础标准、产品标准及方法标准均有相对较全的国家标准体系，如GB/T 8756错单晶缺陷图谱、GB/T13389掺硼掺磷硅单晶电阻率及掺杂剂浓度换算规程、GB/T 5

14、238倍单晶和铭单晶片、GB/T11093液封直拉法神化线单晶及切割片、GB/T 11094水平法硅化像单晶及切割片、GB/T12962硅单晶、GB/T 12963电子级多晶硅、GB/T 12964硅单晶抛光片、GB/T 12965硅单晶切割片和研磨片、GB/T 14139硅外延片、GB/T 1551硅错单晶电阻率测定方法、GB/T 1553硅和倍体内少数载流子寿命测定光电导衰减法、GB/T 6619硅片弯曲度测试方法、GB/T 6620硅片翘曲度非接触式测试方法、GB/T 8758神化线外延层厚度红外干涉测量方法、GB/T11068碑化线外延层载流子浓度电容-电压测量方法等。然而，虽然以氮化

15、钱为代表的III族氮化物材料是第三代半导体材料中非常重要的材料体系，在发光二极管、探测器、高电子迁移率晶体管等领域有非常广泛的用途，但是我们国家尚缺乏氮化线材料产品的相关国家标准。目前未检索到国外关于氮化线外延片及衬底片方面的标准，国内半导体照明技术标准体系中，除个别LED外延片的产品标准涉及氮化线材料外，尚缺乏相关的产品标准。本标准的制订对于完善我们国家的半导体材料的标准体系将会起到一定积极作用，同时作为贸易、仲裁及质量监督检查的依据，对促进我们国家相关材料的发展也有其积极意义。四、标准中涉及专利的情况本标准中未涉及专利问题。五、预期达到的社会效益等情况本标准是我国氮化像衬底片行业标准，其中的内容主要确定了氮化钱衬底片的几何参数、表面质量、电学参数、衬底片晶体质量等性能指标。在标准制定过程中，调研了我国主要的氮化钱衬底片生产企业，参照国内其他行业的标准，进一步规范国内氮化钱衬底片的产品技术指标，使制定的标准具有充分的先进性、科学性、广泛性和应用性，完全满足国内外客户、市场及我国氮化钱衬