行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
半绝缘砷化镓单晶衬底片
建议项目名称
(英文)
Semi-insulated gallium arsenide mono crystalline substrate
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
29.045
中国标准分类号
H 83
牵头单位
广东先导微电子科技有限公司
体系编号
6121
参与单位
中国电子科技集团公司第十三研究所、云南鑫耀半导体材料有限公司、有研光电新材料有限责任公司
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

《战略性新兴产业分类(2018)》(国家统计局令第23号)中3.4.3.1中明确提及“砷化镓单晶片”。

通常将硅、锗材料为代表的半导体材料称为第一代半导体材料,以砷化镓、磷化铟等为代表的半导体材料称为第二代半导体材料,以氮化镓、碳化硅等为代表的半导体材料称为第三代半导体材料。砷化镓是最重要的第二代化合物半导体材料中非常重要的材料体系,砷化镓具备高功率密度、低能耗、抗高温、高发光效率、抗辐射、击穿电压高等特性,是微波、毫器件、微波大功率器件高速数字电路、微波单片集成电路射频的首选材料

近年来,随着高速移动通讯、网络技术以及汽车电子产业的迅速发展,带动了GaAs-IC增长,也促进了半绝缘砷化镓材料和器件应用向民用方向迅速转移。砷化镓由于耐高温、可用频率范围大、高频下低噪声干扰等特性,非常适合应用于PA器件中,且手机频段提升与PA器件使用数量也将成正比增长,从4G的5-7颗,逐步成长至5G时代的10-14颗国外砷化镓IC用半绝缘砷化镓衬底材料已发展到6英寸为主,随着器件和电路的大批量生产,为了提高生产效率、降低成本,使用大直径的衬底片是必然的发展趋势,半绝缘砷化镓衬底成为制造微波和光通信电路的主流衬底。

尤为重要的是,我国半绝缘砷化镓产品的性能指标虽然与国际水平有一定的差距,但已经有迎头赶上的趋势,产品应用方面已填补了国内空白,打破了国外对中国高端射频芯片的封锁。但是目前还没有半绝缘砷化镓单晶衬底片相关的产品标准。近年来的中美贸易摩擦更使全国上下都认识到了具有自主知识产权技术的重要性。因此,加强半绝缘砷化镓材料标准体系的建设也迫在眉睫。而作为其中的基本工作,半绝缘砷化镓单晶衬底片产品标准的立项编制显得尤为重要。

    综上,特申请关于半绝缘砷化镓单晶衬底片的行业标准。此标准的制定将会使我们国家的半绝缘砷化镓单晶衬底片标准体系进一步完善,同时也是半绝缘砷化镓单晶衬底片贸易、仲裁及质量监督检查的依据,更好的促进我们国家半导体产业与集成电路产业快速健康发展。


范围和主要
技术内容

本标准规定了半绝缘砷化镓单晶衬底片的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、随行文件和订货单内容。本标准适用于微波、毫器件、微波大功率器件高速数字电路、微波单片集成电路射频的半绝缘砷化镓单晶衬底片。

    本标准规定产品的技术要求主要包括:几何参数、电阻率、迁移率、晶向及晶向偏离度、位错密度、参考面取向及长度、表面质量、表面颗粒、边缘轮廓等。

国内外情况
简要说明

砷化镓单晶材料是继硅、锗之后发展起来的第二代半导体材料。它是目前最重要、最成熟的化合物半导体材料之一,主要应用于光电子和微电子领域。砷化镓化合物半导体可用来做超高速、超高频微波及光纤通讯器件,可广泛应用在无线通信、照明、能源、军事、医疗等领域。现阶段砷化镓化合物半导体芯片的主要应用领域有移动通信、光纤通信、高亮度发光二极管、可见光激光器、近红外激光器、量子阱大功率激光器、太阳能光伏电池等。

目前砷化镓材料行业虽然受到国家的高度重视,但由于投资强度不足且分散,研究基础还是较为薄弱。近几年由于半导体照明产业的拉动作用,部分民营企业开始涉足这个行业,发展速度加快,但也限于LED用的低端砷化镓材料,集成电路和功率器件用的大直径半绝缘砷化镓材料还是主要掌握在日本、德国以及美国等少数国际大公司手中,国内所用的4-6英寸半绝缘砷化镓单晶片仍然相当大部分依赖进口。

半绝缘砷化镓材料主要用于高频通信器件,受到近年民用无线通信市场尤其是手机市场的拉动,半绝缘砷化镓材料的市场规模出现了快速增长的局面。目前微电子用砷化镓晶片市场主要掌握在日本住友电工(Sumitomo Electric)、费里伯格(Freiberger Compound Materials )和美国AXT等国外公司手中,主要以生产4、6英寸砷化镓材料为主。费里伯格公司供应LEC法生长的3、4、6英寸半绝缘砷化镓衬底以及VGF法生长的4、6英寸半绝缘砷化镓衬底。住友供应VB法生长的4、6英寸半绝缘砷化镓衬底。AXT供应VGF法生长的2、3、4、6英寸半绝缘砷化镓衬底。目前国内能提供半绝缘砷化镓衬底片的供应商主要是北京通美晶体技术有限公司、广东先导先进材料股份有限公司(现为广东先导微电子科技有限公司)等。

原广东先导先进材料股份有限公司所从事的经营业务自2021年转移至先导集团控股的广东先导微电子科技有限公司(下文简称“微电子公司”)。微电子公司在电子专用材料、金属材料制造,新材料技术的生产、研发、销售,集成电路芯片及产品制造和销售,电子元器件制造和销售,光电子器件制造和销售,半导体分立器件制造和销售,半导体器件专用设备制造和销售等方面进行布局,为国内战略新兴产业搭建了更大的平台,也为未来半绝缘砷化镓的研发生产提供了更多的资源支持。

经检索,没有半绝缘砷化镓单晶衬底片直接的的标准,其他相关标准分析如下:

GB/T 11094-2020《水平法砷化镓单晶及切割片》、GB/T 11093-2007《液封直拉法砷化镓单晶及切割片》按照生产方法对砷化镓进行了分类,但是水平法和液封直拉法目前都已经不是主流的生产方法,无法生产出满足本项目中要求的半绝缘砷化镓单晶片,也未规定抛光片的平整度、颗粒度等要求,而且随着市场的变化,该两种方法可能会被替代。

GB/T 35305-2017《太阳能电池用砷化镓单晶抛光片》与GB/T 30856-2014LED外延芯片用砷化镓衬底》这两个标准都是针对不同用途的np的砷化镓单晶抛光片的相关要求,不涉及半绝缘类型砷化镓衬底片。本项目规定的半绝缘砷化镓衬底片主要用于高频通信器件等高端应用市场,标准名称及内容中不限定产品具体的用途。由于太阳能电池、LED外延芯片是导电型砷化镓单晶衬底片的主要用途,后续修订时考虑合并,但是与半绝缘型材料技术要求、测试方法均不同,所以不可与半绝缘型砷化镓材料合并。

本次制定的《半绝缘砷化镓单晶衬底片按导电类型分类属于SI型,从规格尺寸、参考取向、形状、长度、电阻率、迁移率和位错密度直径、平整度、厚度边缘轮廓、碳浓度单晶深能EL2、表面质量、颗粒度方面全面详细规定半绝缘砷化镓衬底的各项参数要求,主要为制造微波和光通信电路等高端用途的砷化镓衬底片。

    本项目相关的国标准SEMI M9-0816《砷化镓单晶抛光片规范》,其包括8个部分,按照不同尺寸、不同用途进行分部分规定。本项目制定过程中也将参照该标准相关内容。


备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
33 半绝缘砷化镓单晶衬底片.doc (39KB)任务书(建议书)