半導體晶片近邊緣幾何形態(tài)評價第2部分：邊緣卷曲法（ROA）標準立項研究報告EnglishTitle:EvaluationofEdgeGeometryofSemiconductorWafers—Part2:Roll-OffAmount(ROA)Method:Purpose,Scope,andTechnicalContent摘要隨著半導體制造工藝節(jié)點不斷微縮和晶圓直徑持續(xù)增大，晶片近邊緣區(qū)域的幾何形態(tài)質(zhì)量對集成電路成品率的影響日益顯著。本報告圍繞《半導體晶片近邊緣幾何形態(tài)評價第2部分：邊緣卷曲法（ROA）》的立項背景、目的意義、適用范圍及主要技術內(nèi)容展開系統(tǒng)闡述。該標準旨在建立一種基于邊緣卷曲度（Roll-OffAmount,ROA）的定量評價方法，用于評估晶片邊緣30mm環(huán)形區(qū)域內(nèi)的幾何形貌偏差。研究指出，ROA法可有效識別因研磨、腐蝕、拋光等工藝造成的邊緣效應，為硅片制造企業(yè)提供關鍵質(zhì)量控制依據(jù)，并對碳化硅、磷化銦等寬禁帶半導體材料的發(fā)展具有前瞻性指導意義。本標準的制定將填補國內(nèi)在該技術領域的標準空白，推動半導體材料產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控與技術進步。關鍵詞：半導體晶片；近邊緣幾何形態(tài)；邊緣卷曲法；ROA；標準化；晶圓制造；集成電路Keywords:SemiconductorWafer;EdgeGeometry;Roll-OffAmount;ROA;Standardization;WaferManufacturing;IntegratedCircuit正文一、立項背景與目的意義隨著硅片直徑從200mm向300mm乃至450mm發(fā)展，以及集成電路線寬向納米級工藝演進，晶片幾何形態(tài)的局部一致性已成為影響器件性能與芯片良率的關鍵因素。研究表明，晶片近邊緣區(qū)域（距邊緣30mm內(nèi)的環(huán)形帶）因加工過程中的“邊緣效應”，容易出現(xiàn)厚度波動、局部平整度退化等缺陷，進而導致光刻畸變、薄膜沉積不均等工藝問題。國際上自2006年起陸續(xù)發(fā)布了四項針對大直徑硅拋光片近邊緣幾何形態(tài)的評價標準，如SEMIMF1811、MF1812等，建立了以高度徑向二階導數(shù)（ZDD）、邊緣卷曲度（ROA）等為代表的量化評價體系。我國作為全球最大的半導體消費市場，亟需建立自主可控的標準化評價方法，以支撐本土硅片產(chǎn)業(yè)技術升級和國際競爭力提升。此外，第三代半導體材料（如碳化硅、氮化鎵、磷化銦）的快速發(fā)展對晶片幾何質(zhì)量提出了更高要求。盡管當前這些材料尚未大規(guī)模應用近邊緣評價方法，但其技術發(fā)展路徑與硅片高度相似。本標準將ROA方法的適用范圍拓展至廣義半導體晶片，既避免未來重復立項，也為新興材料提供前瞻性技術框架。二、范圍與主要技術內(nèi)容1.適用范圍本標準適用于8英寸至12英寸硅拋光片、外延片及SOI片等晶圓類產(chǎn)品的近邊緣幾何形態(tài)評價，同時也可擴展應用于碳化硅、磷化銦等化合物半導體晶片。該方法原則上適用于所有直徑不低于100mm的圓片形半導體材料。2.技術原理ROA方法通過高精度非接觸式光學掃描系統(tǒng)獲取晶片表面高度的空間分布矩陣。在預處理階段，采用數(shù)字濾波算法消除測量噪聲與徑向彎曲干擾，隨后基于多項式擬合或樣條插值構建理想表面模型。通過計算模型預測值與實際高度數(shù)據(jù)的殘差，量化邊緣區(qū)域的卷曲程度，其數(shù)學表達式為：\[\text{ROA}=\max\left(|z_{\text{actual}}-z_{\text{model}}|\right)\]其中，\(z_{\text{actual}}\)為實測高度值，\(z_{\text{model}}\)為模型預測值，ROA取殘差絕對值的最大值作為評價指標。3.標準體系規(guī)劃本標準為系列標準《半導體晶片近邊緣幾何形態(tài)評價》的第2部分，與已立項的第1部分“高度徑向二階導數(shù)法（ZDD）”共同構成近邊緣評價的基礎方法。后續(xù)將逐步推出：-第3部分：邊緣扇形局部平整度（ESFQR/ESFQD/ESBIR）評價方法-第4部分：邊緣不完整區(qū)域局部平整度評價方法最終形成與國際標準接軌、覆蓋多工藝需求的完整評價體系。三、參與單位介紹全國半導體設備和材料標準化技術委員會（SAC/TC203）作為本標準的主要起草單位，SAC/TC203負責半導體材料、設備及工藝領域的國家標準制修訂工作。委員會由中芯國際、滬硅產(chǎn)業(yè)、中國電科等龍頭企業(yè)，以及清華大學、浙江大學等科研機構共同組成，已主導制定GB/TXXXX《300mm硅單晶拋光片》等多部重要標準。本次ROA標準的立項依托其下屬的“半導體材料分技術委員會”，整合了國內(nèi)領先硅片制造企業(yè)的實測數(shù)據(jù)與工藝經(jīng)驗，確保了標準的實用性與先進性。結論與展望《半導體晶片近邊緣幾何形態(tài)評價第2部分：邊緣卷曲法（ROA）》的制定將顯著提升我國半導體材料幾何質(zhì)量檢測的標準化水平，為硅片生產(chǎn)企業(yè)提供統(tǒng)一、可靠的評價工具，助力突破高端晶圓制造的技術瓶頸。未來，隨著第三代半導體材料的產(chǎn)業(yè)化進程加速，本標準有望進一步拓展至碳化硅、氮化鎵等新興領域，形成覆蓋多材料體系的通用評價規(guī)范。建議加強與國際標準化組織（如SEMI）的合作，推動中國標準走向國際，構建具有全球影響力的半導體標準生態(tài)。參考文獻[1]SEMIMF1811-1107,TestMethodfor