半导体器件的机械标准

第三代半导体材料主要是以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)等为代表的宽禁带半导体材料。与第一、二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，通常又被称为宽禁带半导体材料(禁带宽度大于2.3eV)，亦被称为高温半导体材料。从目前第三代半导体材料及器件的研究来看，较为成熟的第三代半导体材料是碳化硅和氮化镓，而氧化锌、金刚石、氮化铝等第三代半导体材料的研究尚属起步阶段。碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)，被行业称为第三代半导体材料的双雄。基于第三代半导体的优良特性，其在通信、汽车、高铁、卫星通信、航空航天等应用场景中颇具优势。其中，碳化硅、氮化镓的研究和发展较为成熟。以SiC为核心的功率半导体，是新能源汽车充电桩、轨道交通系统等公共交通领域的基础性控件；射频半导体以GaN为原材料，是支撑5G基站建设的核心；第三代半导体在消费电子、工业新能源以及人工智能为代表的未来新领域，发挥着重要的基础作用。近年来，随着新能源汽车的兴起，碳化硅IGBT器件逐渐被应用于超级快充，展现出了强大的市场潜力，第三代半导体发展进入快车道。随着第三代半导体，特别是氮化镓和碳化硅的市场爆发，相关标准也逐渐出台。无规矩不成方圆，只有有了规矩，有了标准，这个世界才变得稳定有序！标准是科学、技术和实践经验的总结。为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动，即制定、发布及实施标准的过程，称为标准化。为规范第三代半导体材料的发展，相关组织和机构也出台了一系列的标准。（以下第三代半导体标准只统计其作为宽禁带半导体材料的现行相关标准）碳化硅(SiC)碳化硅（SiC）材料是功率半导体行业主要进步发展方向，用于制作功率器件，可显着提高电能利用率。可预见的未来内，新能源汽车是碳化硅功率器件的主要应用场景。特斯拉作为技术先驱，已率先在Model 3中集成全碳化硅模块，其他一线车企亦皆计划扩大碳化硅的应用。随着碳化硅器件制造成本的日渐降低、工艺技术的逐步成熟，碳化硅功率器件行业未来可期。相关标准如下，标准号标准名称CASA 001-2018碳化硅肖特基势垒二极管通用技术规范CASA 003-2018p-IGBT器件用4H-SiC外延晶片CASA 004.1-20184H-SiC衬底及外延层缺陷 术语CASA 004.2-20184H-SiC衬底及外延层缺陷 图谱CASA 006-2020碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管通用技术规范CASA 007-2020电动汽车用碳化硅（SiC）场效应晶体管（MOSFET）模块评测规范CASA 009-2019半绝缘SiC材料中痕量杂质浓度及分布的二次离子质谱检测方法T/IAWBS 013-2019半绝缘碳化硅单晶片电阻率非接触测量方法T/IAWBS 012-2019碳化硅单晶抛光片表面质量和微管密度测试方法-共焦点微分干涉光学法T/IAWBS 011-2019导电碳化硅单晶片电阻率测量方法-非接触涡流法T/IAWBS 010-2019碳化硅单晶抛光片表面质量和微管密度检测方法-激光散射检测法T/IAWBS 008-2019SiC晶片的残余应力检测方法T/IAWBS 007-20184H碳化硅同质外延层厚度的红外反射测量方法T/IAWBS 006-2018碳化硅混合模块测试方法T/IAWBS 005-20186英寸碳化硅单晶抛光片T/IAWBS 003-2017碳化硅外延层载流子浓度测定汞探针电容-电压法T/IAWBS 002-2017碳化硅外延片表面缺陷测试方法T/IAWBS 001-2017碳化硅单晶DB13/T 5118-2019 4H碳化硅N型同质外 延片通用技术要求DB61/T 1250-2019 SiC（碳化硅）材料半导体分立器件通用规范GB/T 32278-2015 碳化硅单晶片平整度测试方法GB/T 30867-2014 碳化硅单晶片厚度和总厚度变化测试方法GB/T 30868-2014 碳化硅单晶片微管密度的测定 化学腐蚀法SJ/T 11501-2015 碳化硅单晶晶型的测试方法SJ/T 11503-2015 碳化硅单晶抛光片表面粗糙度的测试方法SJ/T 11504-2015 碳化硅单晶抛光片表面质量的测试方法SJ/T 11502-2015 碳化硅单晶抛光片规范SJ/T11499-2015 碳化硅单晶电学性能的测试方法SJ/T 11500-2015碳化硅单晶晶向的测试方法GB/T 31351-2014碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法GB/T 30656-2014碳化硅单晶抛光片GB/T 30866-2014碳化硅单晶片直径测试方法氮化镓(SiC)氮化镓，是氮和镓的化合物，是一种直接能隙的半导体，自1990年起常用在发光二极管中。此化合物结构类似纤锌矿，硬度很高。氮化镓的能隙很宽，为3.4电子伏特，可以用在高功率、高速的光电元件中，例如氮化镓可以用在紫光的激光二极管，可以在不使用非线性半导体泵浦固体激光器的条件下，产生紫光（405nm）激光。GaN材料系列具有低的热产生率和高的击穿电场，是研制高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。目前，随着 MBE技术在GaN材料应用中的进展和关键薄膜生长技术的突破，成功地生长出了GaN多种异质结构。用GaN材料制备出了金属场效应晶体管（MESFET）、异质结场效应晶体管(HFET)、调制掺杂场效应晶体管（MODFET）等新型器件。标准号标准名称CASA 010-2019GaN材料中痕量杂质浓度及分布的二次离子质谱检测方法T/IAWBS 013—2019半绝缘碳化硅单晶片电阻率非接触测量方法T/GDC 69—2020氮化镓充电器GB/T 39144-2020 氮化镓材料中镁含量的测定 二次离子质谱法GB/T 37466-2019氮化镓激光剥离设备GB/T 37053-2018 氮化镓外延片及衬底片通用规范GB/T 36705-2018 氮化镓衬底片载流子浓度的测试 拉曼光谱法GB/T 32282-2015 氮化镓单晶位错密度的测量 阴极荧光显微镜法GB/T 32189-2015 氮化镓单晶衬底表面粗糙度的原子力显微镜检验法GB/T 32188-2015 氮化镓单晶衬底片x射线双晶摇摆曲线半高宽测试方法GB/T 30854-2014 LED发光用氮化镓基外延片蓝宝石（Al2O3） 蓝宝石晶体属于人造宝石晶体，主要应用于制作LED灯的关键材料，也是应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的重要窗口材料。蓝宝石晶体是一种氧化铝的单晶，又称为刚玉。蓝宝石已成为一种重要的半导体衬底材料。标准号标准名称SJ/T 11505-2015 蓝宝石单晶抛光片规范GB/T 35316-2017 蓝宝石晶体缺陷图谱GB/T 34612-2017 蓝宝石晶体X射线双晶衍射摇摆曲线测量方法GB/T 34504-2017 蓝宝石抛光衬底片表面残留金属元素测量方法GB/T 34213-2017 蓝宝石衬底用高纯氧化铝GB/T 34210-2017 蓝宝石单晶晶向测定方法GB/T 33763-2017 蓝宝石单晶位错密度测量方法SJ/T 11505-2015 蓝宝石单晶抛光片规范GB/T 31353-2014 蓝宝石衬底片弯曲度测试方法GB/T 31352-2014 蓝宝石衬底片翘曲度测试方法GB/T 31093-2014 蓝宝石晶锭应力测试方法GB/T 31092-2014 蓝宝石单晶晶锭GB/T 30858-2014 蓝宝石单晶衬底抛光片GB/T 30857-2014 蓝宝石衬底片厚度及厚度变化测试方法DB44/T 1328-2014 蓝宝石图形化衬底片测试技术规范GB/T 14015-1992 硅-蓝宝石外延片其他标准第三代半导体被广泛的应用于IGBT功率器件中和发光材料中，对此，我们盘点了宽禁带半导体、功率器件和光电子器件标准。标准号标准名称CASA 002-2021宽禁带半导体术语T/IAWBS 004-2017电动汽车用功率半导体模块可靠性试验通用要求及试验方法T/IAWBS 009-2019功率半导体器件稳态湿热高压偏置试验GB/T 29332-2012半导体器件　分立器件　第9部分：绝缘栅双极晶体管(IGBT)GB/T 36360-2018 半导体光电子器件 中功率发光二极管空白详细规范GB/T 36358-2018 半导体光电子器件 功率发光二极管空白详细规范GB/T 36357-2018 中功率半导体发光二极管芯片技术规范GB/T 36356-2018 功率半导体发光二极管芯片技术规范GB/T 36359-2018 半导体光电子器件 小功率发光二极管空白详细规范SJ/T 11398-2009 功率半导体发光二极管芯片技术规范SJ/T 11400-2009 半导体光电子器件 小功率半导体发光二极管空白详细规范SJ/T 11393-2009 半导体光电子器件 功率发光二极管空白详细规范现行SJ/T 1826-2016 半导体分立器件 3DK100型ＮＰＮ硅小功率开关晶体管详细规范SJ/T 1834-2016 半导体分立器件 3DK104型ＮＰＮ硅小功率开关晶体管详细规范SJ/T 1839-2016 半导体分立器件 3DK108型ＮＰＮ硅小功率开关晶体管详细规范SJ/T 1833-2016 半导体分立器件 3DK103型ＮＰＮ硅小功率开关晶体管详细规范SJ/T 1831-2016 半导体分立器件 3DK28型ＮＰＮ硅小功率开关晶体管详细规范现行SJ/T 1830-2016 半导体分立器件 3DK101型ＮＰＮ硅小功率开关晶体管详细规范SJ/T 1838-2016 半导体分立器件 3DK29型ＮＰＮ硅小功率开关晶体管详细规范SJ/T 1832-2016 半导体分立器件 3DK102型ＮＰＮ硅小功率开关晶体管详细规范IEC 60747半导体器件QC/T 1136-2020 电动汽车用绝缘栅双极晶体管（IGBT）模块环境试验要求及试验方法JB/T 8951.1-1999 绝缘栅双极型晶体管JB/T 8951.2-1999 绝缘栅双极型晶体管模块 臂和臂对需要注意的是，CASA和IAWBS属于团体标准、GB属于国家标准、DB是地方标准。仪器信息网为了更好地服务半导体行业用户，特邀请您参与问卷调研，麻烦大家动动小手完成问卷，参与即得10元话费！活动结束还将择优选择10名认真填写用户送出50元话费！！！http://a72wfu5hktu19jtx.mikecrm.com/zuXBhOy

近年来随着5G通讯技术以及新能源汽车行业已成为当前投资热点，而5G基站和电动汽车都使用了功率半导体器件，开发出符合市场要求的功率半导体器件成了半导体行业的又一重要方向。以硅作为衬底的传统的半导体芯片因为材料本身的局限性已难满足要求，以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带第三代半导体材料具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势，因此采用第三代半导体材料制备的半导体器件不仅能在更高的温度下稳定运行，适用于高电压、高频率场景，还能以较少的电能消耗，获得更高的运行能力。第三代半导体材料虽然具有很多优点，但是其加工难度也是极大的。以碳化硅为例，其硬度世界排名第三，莫氏硬度为13，仅次于钻石(15)和碳化硼(14)；而且其化学稳定性高，几乎不与任何强酸或强碱发生反应。晶体碳化硅还需要通过机械加工整形、切片、研磨、抛光等化学机械抛光和清洗等工艺，才能成为器件制造前的衬底材料。化学机械抛光（CMP）化学机械抛光（或化学机械平坦化）通常是使用专用抛光机在晶圆表面用抛光垫不断地旋转抛光并在过程中添加抛光液磨料以获得平坦光滑的衬底表面的工艺。为了获得均匀平坦的晶圆衬底，厚度监测作为常用的评价手段之一。但是第三代半导体材料由于硬度高，化学机械抛光的效率比较低，部分材料抛光过程的厚度变化甚至低于数十纳米常规的位移计等监测手段已经无法达到要求，而因为材料的特殊性一般也不会使用接触式或者破坏式的测量手段。大塚电子的SF-3系列膜厚计通过光干涉法原理，对晶圆界面之间干涉光信号进行计算从而获得晶圆的厚度信息。SF-3膜厚计 光干涉法由于采用了光学测量原理，SF-3系列膜厚计具有极高的频率5KHZ，因而可以对晶圆厚度进行在线实时监控；同时具有高精度以及可以有效避免晶圆翘曲对结果的影响。晶圆厚度实测CMP抛光液CMP抛光液作为化学机械抛光的辅助耗材，起到研磨腐蚀等作用，近年来CMP抛光液的国产化程度正在逐步提高。CMP抛光液的主要成分包括水、研磨颗粒（二氧化硅、金刚石、氧化铈、氧化锆）、氧化剂、分散剂等。不同的工艺步骤和不同的产品对CMP抛光液产品有不同的要求，通过对CMP抛光液的粒径监测、zeta电位监测可以评价CMP抛光液是否符合工艺要求以及在存储运输过程当中的稳定性。大塚电子ELSZ-neo系列纳米粒度zeta电位仪对抛光液的粒径和zeta电位检测均有大量应用。 ELSZ-neo以下考察了CMP抛光液在不同PH值的zeta电位，并记录了不同磨料的等电点（zeta电位为零），根据抛光液的粒径和zeta电位可以选择最优的PH值从而获得稳定的产品。晶圆清洗在晶圆的研磨和化学机械抛光处理以后，需要对晶圆进行清洗以避免污染物的附着。一些晶圆的颗粒污染物数量要求少于10个，然而由于静电作用力，颗粒污染物与晶圆在特定的PH值环境下容易吸附，颗粒污染物通常来源于抛光液当中研磨颗粒的残留。因此，评价晶圆表面和颗粒污染物的电性对于清洗工艺有重要作用。Zeta电位（Zeta potential）作为衡量固体电性或液体的稳定性的主要指标，通常使用电泳光散射法进行测量，然而在测量固体表面zeta电位时必须要充分考虑电渗作用的影响。（１）样品池内的粒子的电泳以负电荷的粒子为例，理想状态下粒子无论在cell 的什么位置，都以相同的速度向正电极侧电气泳动。（２）样品池内的电渗流通常cell（材质：石英）带有负电荷。所以，正电荷的离子、离子聚集在cell壁面附近，施加电场的话，壁面附近 正离子会往负极方向移动。Cell中心部为了补偿这个流动，产生相反方向的对流，这种现象叫做电渗流。（３）样品池内可观测粒子的电泳粒子分散在溶媒中，cell内粒子电气泳动的外观是算上这个电渗的抛物线状的流动。为此、cell内电气浸透流的速度为零的位置，即在静止面进行测定可以得出真正粒子的电泳速度，从而得出真实的泽塔电位值。大塚电子的ELSZ系列纳米粒度zeta电位仪使用了森岡本电渗校正专利，充分考虑了材料的电渗对电泳速度的影响。另外专用的平板样品池可选用电荷为0的涂层，并且使用中性的观测粒子，在不同PH值下测量不必考虑观测粒子电性带来的影响。大尺寸的平板样品池，可适用不同规格的晶圆测量实测应用时，通常会对晶圆表面和CMP抛光液的zeta电位同时进行测量。以下图为例，分别测量了硅晶圆（蓝色）和污染物粒子（红色）的zeta电位，在PH=4~8.5之间，晶圆表面与污染粒子的电性相反，因而污染粒子会依附在晶圆表面难以去除。总结大塚电子自1970年以来一直专业研究光学检测技术，秉承「多様性」「独創性」「世界化」的理念，大塚的光散射以及光干涉制品一直在包括FPD行业、半导体行业、新材料行业等专业领域占据领先地位。凭借对光学技术的深耕，大塚将继续为过国内客户提供专业的设备以及服务。

根据国家标准化管理委员会的批复，有关单位提出了全国半导体器件标准化技术委员会等5个技术委员会（分技术委员会）换届方案。为进一步听取各方意见，现将有关委员名单予以公示，截止日期2021年8月27日。如有不同意见，请在公示期间将意见反馈至工业和信息化部科技司，电子邮件发送至KJBZ@miit.gov.cn（邮件主题注明：全国半导体器件标准化技术委员会等5个技术委员会换届方案公示反馈）。地址：北京市西长安街13号 工业和信息化部科技司邮编：100804联系电话：010-68205240公示时间：2021年7月27日-2021年8月27日附件：1.全国半导体器件标准化技术委员会第四届委员名单.docx 2.全国半导体器件标准化技术委员会半导体分立器件分技术委员会第四届委员名单.docx 3.全国电子设备用高频电缆及连接器标准化技术委员会第四届委员名单.docx 4.全国电子设备用高频电缆及连接器标准化技术委员会微波无源元件分技术委员会第四届委员名单.doc5.全国电子设备用高频电缆及连接器标准化技术委员会射频电缆分技术委员会第四届委员名单.docx工业和信息化部科技司2021年7月27日附件1全国半导体器件标准化技术委员会第四届委员名单技术委员会编号：SAC/TC78序号姓名委员会职务工作单位职务/职称1陈大纪主任委员中国电子技术标准化研究院副院长/高工2吴景峰副主任委员中国电子科技集团公司第十三研究所副所长/研究员级高工3张宏图副主任委员中国电子学会书记/研究员4崔波委员兼秘书长中国电子科技集团公司第十三研究所副总/研究员级高工5陈海蓉委员中国电子科技集团公司第十三研究所高级工程师6吴军民委员全球能源互联网研究院有限公司所长/研究员级高级工程师7王嘉蓉委员龙腾半导体股份有限公司技术质量部部长/高级工程师8胡 建委员江苏省半导体行业协会（江苏省集成电路产业技术创新联盟）副秘书长/副研究员9汪德文委员深圳市威兆半导体有限公司总经理/工程师10来萍委员工业和信息化部电子第五研究所副总工/高级工程师11杨勇峰委员河北圣昊光电科技有限公司董事长/工程师12罗海辉委员株洲中车时代半导体有限公司副总经理/教授级高级工程师13刘国友委员株洲中车时代电气股份有限公司副总工/教授级高级工程师14王东山委员北京智芯微电子科技有限公司正高级工程师15李振廷委员之江实验室高级工程师16蔚红旗委员西安电力电子技术研究所教授级高级工程师17俞梅委员中国航天标准化研究所研究员18秦舒委员华进半导体封装先导技术研发中心有限公司研究员级高级工程师19于大全委员厦门云天半导体科技有限公司研究员20张东徽委员安徽建筑大学数理学院讲师21钮应喜委员芜湖启迪半导体有限公司高级工程师22谢亮委员中国科学院半导体研究所中国电子技术标准化研究院高级工程师25副研究员26赵玉玲