國家標準《硅外延用三氯氫硅》編制說明（送審稿）工作簡況項目目的與意義半導體行業的蓬勃發展推動了相關產業鏈的快速發展，同時也加快了國產化的進程。《國家中長期科學技術發展規劃綱要（2006-2020年）》“（四）重大專項”中確定“極大規模集成電路制造技術及成套工藝”為重大專項之一（02專項），國家《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2019年版）》中先進基礎材料-三（四）第129項明確提及三氯氫硅。集成電路用基礎原材料作為電子信息產業的基礎原材料，是支撐電子信息集成電路產業邁入國際先進水平的重要基礎；為貫徹《中國制造2025》中國制造2025的實施，2016年底工信部、發改委等聯合發布的《新材料產業發展指南》的重點任務中，也提到突破重點應用領域急需的新材料，明確提及加快高純特種電子材料研發及產業化，解決極大規模集成電路材料制約。硅外延用三氯氫硅（SiHCl3）是電子工業用的重要電子特種氣體原材料，是廣泛用于生產半導體硅外延片以及芯片外延工序的關鍵原料，未來短期內還不可能有其他材料能夠代替，受益于國內光伏三氯氫硅技術的成熟，半導體用SiHCl3產品國產化的進展走到了其它電子特氣產品的前列。隨著硅半導體行業的發展，硅外延片的直徑由原來的4寸和6寸已發展至8寸、12寸。硅外延用三氯氫硅中微量的雜質元素會對硅外延片的電學性能產生嚴重影響；硅外延層中微量的碳（C）會導致堆垛層錯和氧的成核；硅外延層中B（受主）、P（施主）等雜質的高低，直接影響其電阻率和導電類型，隨著化學氣相沉積法用小型評價爐和低溫紅外的普及，有更科學的方法評價SiHCl3中的施受主雜質。在市場和應用雙重因素的影響下，GB/T30652-2014《硅外延用三氯氫硅》的修訂迫在眉睫。任務來源根據2021年7月21日，《國家標準化管理委員會關于下達2021年推薦性國家標準修訂計劃及相關標準外文版計劃的通知》（國標委發[2021]19號的要求，國家標準《硅外延用三氯氫硅》修訂項目由全國有色金屬標準化技術委員會歸口，計劃編號：20211957-T-469，項目周期為18個月，完成年限為2023年1月，標準起草單位為：洛陽中硅高科技有限公司、南京國盛電子有限公司和青海黃河上游水電開發有限責任公司新能源分公司。技術歸口單位為全國半導體設備和材料標準化技術委員會材料分技術委員會。主要工作過程根據《國家標準化管理委員會關于下達2021年推薦性國家標準修訂計劃及相關標準外文版計劃的通知》（國標委綜合[2021]19號)的要求，國家標準《硅外延用三氯氫硅》(計劃編號20211957-T-469)的編制工作由中鍺科技有限公司牽頭負責。由于中鍺科技有限公司進行產品戰略調整，目前該單位的業務已不涉及硅外延用三氯氫硅的生產與研制，不再具備標準編制條件，故放棄《硅外延用三氯氫硅》的起草工作，由具備該產品生產能力且市場覆蓋率較高的洛陽中硅高科技有限公司負責。1、起草階段2022年3月份，洛陽中硅高科技有限公司正式變更為牽頭單位后，在全國半導體設備和材料標準化技術委員會的組織下，組織成立了標準編制組，明確了工作指導思想，確定了編制組成員的任務分工和計劃。標準編制組開展了查詢相關國內外資料、標準的整理和研討工作，為標準修訂提供技術參考和支撐。同時標準編制組也充分調研了本公司和下游客戶單位的硅外延用三氯氫硅產品的技術要求，并組織相關人員整理，對擬制定標準所涉及的內容、范圍、適用性和科學性等內容進行了認真研討、論證和改進，在調研的基礎上，初步確立了標準的主要內容。最終形成了《硅外延用三氯氫硅》的討論稿，并在編制組成員單位內進行了充分的討論。2022年6月28日，由全國半導體設備和材料標準化技術委員會材料分技術委員會組織，以騰訊會議的方式召開了《硅外延用三氯氫硅》第一次標準工作會議（討論會），共有南京國盛電子有限公司、唐山三孚電子材料有限公司、青海芯測科技有限公司等17家單位的24名專家參加了會議，與會專家對標準的討論稿認真地進行了逐字逐句的討論，對本標準的范圍、技術要求化學成分進行了充分的討論，會議對本標準的范圍、技術要求、檢驗規則、標志和包裝等提出了相應修改建議。會后標準編制組根據會議內容對標準討論稿進行了修改和補充、完善，于2022年7月完成了征求意見稿及編制說明。2、征求意見階段2022年7月6日，標準編制組對《硅外延用三氯氫硅》標準征求意見稿進行廣泛征求意見，發出標準文本和編制說明進行意見征詢，共發送單位15個。征求意見的單位包括主要的生產、使用、科研、檢驗等，征求意見單位廣泛且具有代表性。2022年8月，根據征求意見稿的回函情況，針對各家反饋的意見情況，經過編制小組討論研究，提出具體修改意見及采納情況，編寫了《標準征求意見稿意見匯總處理表》，并對標準文本進行修改，形成了《硅外延用三氯氫硅》標準預審稿。2022年8月18日，在寧夏回族自治區銀川市召開了《硅外延用三氯氫硅》的預審會，根據與會專家及企業代表認真研究和討論，形成預審會議紀要，并在會議上經過專家審議通過，根據預審會議紀要，2022年9月9修改完成了《硅外延用三氯氫硅》的審定稿及編制說明。主要參加單位和工作成員及其所作的工作主要參加單位情況 標準主編單位洛陽中硅高科技有限公司是硅外延用三氯氫硅的生產單位，也是本標準的牽頭單位和執筆單位，是世界500強中國五礦、中國中冶下屬的國有高新技術企業，成立于2003年3月，注冊資本金10.57億元。中硅高科擁有一個生產基地和一個產業孵化基地，擁有一個硅基材料國家工程研究中心、兩個省級研發平臺和一個博士后科研工作站，是河南省創新型示范企業、我國電子信息行業優秀創新企業和高新技術企業，獲得國家科技進步二等獎、中國發明專利金獎、國家工業大獎提名獎等30多項榮譽獎勵中硅高科成立以來始終堅持把科技創新作為引領發展的第一動力，先后承擔國家863計劃、科技支撐計劃、國家工業強基工程等重點項目22項，多項成果填補國內空白，擁有專利218項，牽頭制定國際、國家和行業標準50余項，率先利用自主知識產權技術打破多晶硅國際壟斷，帶動了洛陽市乃至河南省光伏新能源產業發展，促進了我國多晶硅產業從無到有并統領全球市場。目前電子級多晶硅、光纖級四氯化硅、電子級三氯氫硅、電子級二氯二氫硅、電子級六氯乙硅烷等集成電路用硅基電子特氣已具生產規模。其中，具備自主知識產權的硅外延用三氯氫硅生產技術被成果鑒定為國際先進水平，部分指標國際領先。該產品自2017年市場化以來，國內客戶覆蓋率70%左右，國內市場占有率30%以上并逐步實現全面國產化替代。主要工作成員所負責的工作情況本標準主要起草人及工作職責見表1。表1主要起草人及工作職責起草人工作職責負責標準前期調研，技術指標收集負責草案的編制標準編制原則本標準的編制原則如下：細化硅外延用三氯氫硅的質量要求，使之滿足和保證行業應用的技術發展需要。根據行業水平和用戶需求，一方面對現有《硅外延用三氯氫硅》國家標準雜質元素和含量的值進行修訂，另一方面新增雜質元素并確定其含量。融入最新的較為成熟的三氯氫硅分析檢測方法，提供準確的分析數據，更好的指導三氯氫硅的生產。規定硅外延用三氯氫硅質量驗收內容，避免低劣產品擠占優秀產品生產空間，促進行業健康發展。結合我國材料工業實際生產水平，同時根據產品用戶的意見反饋，正確兼顧好彼此之間的關系，追求技術的先進性、指標的合理性和嚴謹性的統一。標準主要內容的確定依據及主要試驗驗證情況分析本次修訂，主要技術變動內容及其依據如下：第二章：規范性引用文件的說明根據產品的技術要求、試驗方法、取樣與制樣、包裝、貯存和運輸要求等增加了GB/T1551《硅單晶電阻率的測定直排四探針法和直流兩探針法》、GB/T3723《工業用化學產品采樣安全通則》、GB12463《危險貨物運輸包裝通用技術條件》、GB/T14264《半導體材料術語》、GB15258《化學品安全標簽編寫規定》、GB18564《汽車運輸液體危險危險貨物常壓容器(罐體)通用技術條件》、GB/T24581《硅單晶中III、V族雜質含量的測定低溫傅立葉變換紅外光譜法》、GB/T26571《特種氣體儲存期規范》、GB/T29057《用區熔拉晶法和光譜分析法評價多晶硅棒的規程》、GB30000.19《化學品分類和和標簽規范第19部分：皮膚腐蝕/刺激》、YS/T1059《硅外延用三氯氫硅中總碳的測定氣相色譜法》、YS/T1060《硅外延用三氯氫硅中其他氯硅烷含量的測定氣相色譜法》等標準。第三章：術語和定義按照GB/T1.1規定，本次新增術語和定義章節。增加了引用文件GB/T14264半導體材料術語，GB/T14264界定的術語和定義適用于本文件。第四章：標準主要技術要求內容的增加和修訂標準起草小組首先開始搜集相關的資料，起草小組對國際、國內硅外延用三氯氫硅產品生產情況進行了深入調研和分析，并走訪國內硅外延用三氯氫硅用戶，從調研的情況看，主要用于硅外延層的生長。國內外硅外延用三氯氫硅企業標準及用戶需求見表2。表2國內外硅外延用三氯氫硅硅外延用戶要求技術要求項目單位國內客戶國外要求原國標要求值ABCDEFGH純度SiHCl3%≥99.99≥99.99≥99.99≥99.9999.9999.98599.99299.95SiH3Cl%/≤0.001//////SiH2Cl2%/≤0.01//////SiCl4%/≤0.01//////其他氯硅烷%//≤0.005≤0.010.010.0150.0080.05施主雜質P+Asppba≤0.2≤0.2≤0.2≤0.20.20.20.2Sbppba////////受主雜質B+Alppba/≤0.1≤0.1/0.10.10.5/Bppba≤0.05//≤0.05////Alppba////////雜質元素含量Alppbw≤0.1≤0.1≤0.50≤0.1///1Crppbw≤0.1≤0.1≤0.20≤0.12221.5Cuppbw≤0.1≤0.1≤0.05≤0.120.05Feppbw≤0.5≤0.5≤1.0≤0.5302105Nippbw≤0.1≤0.1≤0.20≤0.12221Znppbw≤0.1//≤0.1/2//Cappbw/≤0.5≤0.5///Coppbw/≤0.1≤0.02≤0.05/2/0.02Mnppbw//≤0.2//2/0.2Vppbw//≤0.01////0.01Bppbw//≤0.06////0.1Pppbw//≤0.20////0.3Moppbw//≤1.0////1Sbppbw///////0.5Asppbw///////0.5電阻率Ω·cm≥1000≥1200≥800≥1000////起草小組將國外產品的企業標準和國內實際生產情況相結合，于2022年5月份提出了標準的討論稿，討論稿技術要求見表3。根據2022年6月28日討論稿工作組會議的要求，起草小組將技術指標做了調整，提出了征求意見初稿，技術要求見表4征求意見稿技術要求。根據征求意見稿的意見回復和采納情況，起草小組將技術指標做了微調，提出了預審稿，技術要求見表5預審稿技術要求，提交2022年8月銀川預審會討論。2022年8月18日，在銀川標準預審會上專家認為ppbw更普遍在半導體行業應用，建議將單位ng/g與ppbw的關系在備注做進一步說明，并備注：施主雜質含量、受主雜質含量和電阻率的測定采用產品轉化為單晶的方法評價。技術指標見表6審定稿技術要求。表3討論稿技術要求項目技術指標要求SiHCl3含量，%≥99.99其他氯硅烷，%≤0.01Al，ng/g≤0.1Cr，ng/g≤0.1Cu，ng/g≤0.1Fe，ng/g≤0.5Ni，ng/g≤0.1Zn，ng/g≤0.1Ca，ng/g≤0.5Co，ng/g≤0.05C，μg/g≤0.1施主雜質含量（P+As+Sb），ppba≤0.2受主雜質含量（B+Al），ppba≤0.1電阻率，Ω.cm≥1000表4征求意見稿技術要求項目技術指標要求SiHCl3含量，%≥99.99其他氯硅烷，%≤0.01Al，ng/g≤0.1Cr，ng/g≤0.1Cu，ng/g≤0.1Fe，ng/g≤0.5Ni，ng/g≤0.1Zn，ng/g≤0.1Ca，ng/g≤0.5Co，ng/g≤0.05Mn，ng/g≤0.1V，ng/g≤0.1Mo，ng/g≤0.1C，μg/g≤0.1施主雜質含量（P+As+Sb），ppba≤0.2受主雜質含量（B+Al），ppba≤0.1電阻率，Ω.cm≥1000注1：施主、受主雜質含量由供需雙方協商確定；注2：施主、受主雜質含量10-9（ppba）等同5×1013atoms/cm3。表5預審稿技術要求項目技術指標要求SiHCl3含量，%≥99.99其他氯硅烷，%≤0.01Al，ng/g≤0.1Cr，ng/g≤0.1Cu，ng/g≤0.1Fe，ng/g≤0.5Ni，ng/g≤0.1Zn，ng/g≤0.1Ca，ng/g≤0.5Co，ng/g≤0.05Mn，ng/g≤0.1V，ng/g≤0.1Mo，ng/g≤0.1C，μg/g≤0.1施主雜質含量（P+As+Sb），10-9（ppba））≤0.2受主雜質含量（B+Al），10-9（ppba）≤0.1電阻率，Ω.cm≥1000注1：施主、受主雜質含量10-9（ppba）等同5×1013atoms/cm3。表6審定稿技術要求項目技術指標要求化學成分SiHCl3含量，%≥99.99其他氯硅烷，%≤0.01Al，ng/g≤0.1Cr，ng/g≤0.1Cu，ng/g≤0.1Fe，ng/g≤0.5Ni，ng/g≤0.1Zn，ng/g≤0.1Ca，ng/g≤0.5Co，ng/g≤0.05Mn，ng/g≤0.1V，ng/g≤0.1Mo，ng/g≤0.1C，μg/g≤0.1施主雜質含量（P+As+Sb），10-9（ppba））≤0.2受主雜質含量（B+Al），10-9（ppba）≤0.1本征電阻率，Ω.cm≥1000注1：施主雜質含量、受主雜質含量和電阻率的測定采用產品轉化為單晶的方法評價。注2：施主、受主雜質含量10-9（ppba）等同5×1013atoms/cm3；ng/g等同ppbw。結合客戶要求，標準中加嚴了技術要求中雜質元素Al、Cr、Fe、Ni、Mn、Mo和C含量的技術指標要求，新增Zn、Ca元素含量的技術指標要求。因As、Sb、P、B以施受主雜質雜質體現在化學成分中，故在ICP-MS檢測中去掉了該4個元素的要求。從用戶反饋的信息，客戶更關注SiHCl3、其他氯硅烷、Al、Cr、Cu、Fe、Ni、Zn、Ca、Co、V、Mo、Mn、施主雜質、受主雜質、電阻率和碳含量。尤其關注施主雜質、受主雜質和電阻率3項，因這3項也是硅外延片的關鍵性能參數，生產過程中一定程度上會受三氯氫硅質量的影響，所以本次修訂技術要求時新增施主雜質（P+As+Sb）、受主雜質（B+Al）和電阻率的要求，部分元素不再用ICP-MS的方法重復要求檢測。硅外延層中微量的碳會形成碳化硅，1ppm～3ppm的碳含量將會導致堆垛層錯和氧的成核，且碳含量越高，應力越大，越容易破碎，所以本次將碳含量指標收緊為≤0.1ppm，符合客戶的要求。第五章：試驗方法的確定產品的SiHCl3含量及其他氯硅烷含量的測定新增了YS/T1060《硅外延用三氯氫硅中其他氯硅烷含量的測定氣相色譜法》檢測方法。產品的C含量檢測方法除了YS/T987外，增加了YS/T1059《硅外延用三氯氫硅中總碳的測定氣相色譜法》因液體三氯氫硅中施主雜質、受主雜質和電阻率無法直接檢測，需首先生長成多晶棒，按照GB/T29057用區熔拉晶法和光譜分析法評價多晶硅棒的規程拉制成單晶，再按照GB/T24581檢測施主雜質、受主雜質和GB/T1551檢測電阻率或供需雙方商定的方法檢測，因此增加了附錄A。組批的修訂根據現有生產工藝流程和生產工藝，將組批由“產品應成批提交檢驗，每批由以同批原料生產的產品為一批，每批質量不大于2t”修改為“同一生產線連續穩定生產的產品為一批，也可按產品貯罐組批”。隨著硅外延用三氯氫硅國產化進展的加速和半導體行業的擴產，各生產單位的生產批取決于生產設計，在此不做量的要求。取樣和制樣因施主雜質含量、受主雜質含量和電阻率的測定需要以硅外延用三氯氫硅為原料，采用CVD法將三氯氫硅還原成多晶，再拉制成單晶硅棒檢測，以此來評價三氯氫硅的品質，所以規定施主雜質含量、受主雜質含量和電阻率的項目每組批檢驗一次。另因三氯氫硅包裝容器若全檢，會造成檢測資源的浪費，接受專家建議化學成分和外觀質量的抽樣規則由供需雙方協商確定。關于標志、包裝、運輸、貯存及隨行文件本次制定參照了最新的有關法律法規、標準要求。討論稿中將該章的內容分成3部份來編制：（1）標志；（2）包裝、運輸、貯運；（3）隨行文件。因GB/T26571《特種氣體儲存期規范》中使用術語“儲存期”，會上專家同意將預審稿中“保質期”修改為“儲存期”。根據現有法律法規要求，增加了標簽應符合GB15258《化學品安全標簽編寫規定》和GB30000.19《化學品分類和和標簽規范第19部分：皮膚腐蝕/刺激》的要求。包裝從充裝安全角度考慮，建議產品的最大充裝量不高于容器體積的95%為宜。產品可能涉及到出口，增加了運輸《國際海運危險貨物規則》的要求。從用戶調研的結果看，本標準將是我國目前水平較高的硅外延用三氯氫硅產品標準，能滿足我國與硅外延用三氯氫硅相關的半導體發展的客觀要求，既體現了我國硅外延用三氯氫硅生產制備技術的先進水平，又兼顧我國現階段的具體實際。本標準實施后，將進一步保障行業需求，也有利于將我國的硅外延用三氯氫硅產品推向國外市場，提高企業的經濟效益。標準中涉及專利的情況本標準不涉及專利問題。預期達到的社會效益等情況標準項目的可行性簡述近年來我國電子信息產業取得了迅猛的發展，硅外延片是其中具有高科技含量的產品，是具有廣闊前途的半導體材料。半導體制造商生產IC芯片用硅片分別采用硅拋光片和硅外延片以及非拋光片三種類型，用量最多的為前兩類硅片。硅外延用三氯氫硅是硅外延片生長的重要原材料，產品質量是硅外延片的生產過程中重要的質量保證和質量控制要點。隨著半導體材料行業的發展，市場對硅外延用三氯氫硅的需求量也將會逐年增長，而這些都需要國家標準及時跟進，保障行業健康發展。隨著科技的進步，我公司順應市場需求，通過近幾年的工作，生產出質量穩定的硅外延用三氯氫硅，填補了國內空白，替代了進口產品。然而，硅外延用三氯氫硅在上述半導體產業應用時，對其雜質含量提出了更加嚴格的要求，且不同的應用領域要求各異。這也使硅外延用三氯氫硅材料中雜質含量要求發生改變。而現行的硅外延用三氯氫硅材料質量標準無法適應高速發展的硅外延用三氯氫硅材料應用需求，導致與硅外延用三氯氫硅相關半導體材料性能參數難以保證，嚴重制約了硅外延用三氯氫硅在新型領域中的進一步擴大應用。修訂30652-2014《硅外延用三氯氫硅》國家標準涉及的技術要求，有利于下游使用硅外延用三氯氫硅的生產企業及科研院所的生產研發方面的發展，減少企業和科研院所在新產品開發上的技術投入和避免企業在新產品開發上的重復浪費，規范硅外延用三氯氫硅材料在新領域中應用的質量標準，提高硅外延用三氯氫硅材料生產企業的質量和效益，增強企業的市場競爭力，確保三氯氫硅的良性發展。標準的先進性、創新性、標準實施后預期產生的經濟效益和社會效益本標準是我國硅外延用三氯氫硅產品國家標準，其中的內容主要確定了硅外延用三氯氫硅中的技術要求