国家标准计划《碳化硅单晶抛光片堆垛层错测试方法》由 TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,TC203SC2(全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会)执行 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 山东天岳先进科技股份有限公司 、安徽长飞先进半导体有限公司 、瀚天天成电子科技(厦门)有限公司 、中国电子科技集团第十三研究所 、南京国盛电子有限公司 、云南临沧鑫圆锗业股份有限公司 、北京天科合达半导体股份有限公司 、常州臻晶半导体有限公司 。
77 冶金 |
77.040 金属材料试验 |
碳化硅(SiC)是继硅材料后新近发展起来的新一代功率半导体材料,是5G通信、电动汽车、轨道交通、新能源等产业发展的战略材料。
美、欧、日等均将碳化硅半导体材料纳入国家战略,我国“十三五”及“十四五”规划均已将碳化硅半导体纳入重点支持领域,积极支持碳化硅半导体材料研发、产业化。
2020年8月,国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,提出聚焦高端芯片、集成电路装备等关键核心技术研发,在新一代半导体技术等领域推动各类创新平台建设;2021年3月,十三届全国人大四次会议通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,提出要大力发展碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体产业。
碳化硅产业链主要包括碳化硅衬底 (抛光片)的制备、外延、器件制造以及下游应用市场。
碳化硅功率器件具有高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等独特优势,将极大地提高现有使用硅基功率器件的能源转换效率,对高效能源转换领域产生重大而深远的影响,主要应用领域有电动汽车/充电桩、光伏新能源、轨道交通、智能电网等。
根据Yole报告,受益于电动汽车/充电桩、光伏新能源等市场需求驱动,预计2025年碳化硅功率器件市场规模将增长至25.62亿美元,复合年增长率约30%。
堆垛层错(简称层错)是碳化硅单晶片中的一类宏观缺陷,是正常原子堆垛顺序中引入错误堆垛顺序的原子面而产生的面缺陷。
层错在碳化硅衬底外延过程中会延伸到外延层中,并可能导致器件漏电流增加、栅氧化层质量降低、容易击穿等一系列问题。
因此,层错的检测和研究对于碳化硅单晶的品质判定和提升有重要的意义。
本标准拟采用光致发光方法检测碳化硅单晶抛光片和外延片的堆垛层错。
由于光致发光光谱与晶体的电子结构、缺陷状态和杂质等密切相关,因此光致发光被广泛用来研究半导体晶体的物理特性。
KLA公司的CS系列测设备和Lasertec公司的SICA系列检测设备目前均已集成了光致发光功能模块,实现对碳化硅层错的检测。
本标准的制定填补了国内碳化硅单晶片层错测试技术领域的标准空白,有利于规范和统一碳化硅抛光片和外延片层错测试操作流程,有利于提升碳化硅材料的产品品质,促进国内碳化硅半导体材料在国内和国际市场的竞争力和影响力。
本标准规定了采用光致发光原理测试碳化硅单晶抛光片堆垛层错的无损测试方法,适用于经过化学机械抛光和清洗工序的碳化硅单晶抛光片。 本标准采用紫外激光照射到样品,样品内电子吸收光子而跃迁到高能级,由于高能级的电子不稳定,会回落到低能级,同时伴随着能量以光辐射的形式发射出来,通过光感元件采集层错缺陷的特定波长的光信号,经过数据处理获得碳化硅单晶抛光片内的层错分布。