『半导体』材料界面可靠性与表征技术获突破,国产材料加速替代进口(『半导体』材料界面处理工艺)

展会名称:2025国际『半导体』可靠性保障与失效分析创新论坛

同期举办:第七届全球IC企业家大会

第二十二届中国国际『半导体』博览会

展出时间:2025年11月23-25日

展览地点:北京国家会议中心

主办单位:中国『半导体』行业协会

中国电子信息产业发展研究院

执行单位:IC China 组委会

广东中科航国际会展有限公司

参展咨询:曹先生 I56228I6III

『半导体』材料的界面可靠性及其表征技术是『芯片』制造的核心环节,直接决定着『芯片』的性能、良率和可靠性。长期以来,该领域的技术和设备主要由国外企业垄断。

近年来随着国内『半导体』产业的快速发展,一批新兴企业通过自主研发,在『半导体』材料界面表征技术和材料本身性能上取得了重要突破,为实现国产替代奠定了基础。

01 界面表征技术:从“测不准”到“精准测量”

『半导体』器件的界面特性直接影响其电性能和可靠性。以碳化硅(SiC)功率器件为例,其界面陷阱密度的精确测量一直是个技术难题。

传统的电容-电压(C-V)测量方法适用于硅基MOS器件,但在测量SiC MOS器件时,因电容更大易导致结果不稳定。

Keithley 4200A-SCS引入的Force-I QSCV技术通过施加电流并测量电压与时间来推导电容,获得了更稳定可靠的数据。

这项技术仅需一台带前置放大器的SMU即可完成测试,不仅提高了测量速度,还能在器件端维持恒定直流,建立真正的稳态C-V条件。

02 材料分析技术:识别相似晶体结构

在『半导体』失效分析领域,电子背散射衍射(EBSD)技术是分析晶体结构的重要手段。但对于相似晶体结构的材料,常规分析方法往往力不从心。

胜科纳米公司创新性地结合ChI-Scan与T-EBSD技术,有效解决了『半导体』失效分析中相似晶体结构的分析难题。

这项增强技术将T-EBSD的高空间分辨率与能量色散X射线🩻光谱(EDS)的元素成分数据相结合,能成功克服识别上的不确定性。

该技术对于『半导体』行业先进封装的可靠性、全面的失效分析、薄膜与界面的表征等应用领域至关重要,为研究失效机理和提高下一代『半导体』器件的可靠性提供了基础性支持。

03 国产材料突破:从空白到量产

『半导体』材料国产化是保障产业链安全的关键。近年来,国内多家企业在关键材料领域取得了突破性进展。

恒坤新材成功实现了SOC、BARC等光刻材料的快速替代与量产供货,填补了国内相关领域的空白。截至2023年,该公司自产的光刻材料营收已达1.7亿元人民币,占据国内市场2.2%的份额。

连云港的弘扬石英成功实现了超纯合成石英砂(纯度为7N)量产,破解了高纯石英材料“卡脖子”难题。这种超纯石英砂是『芯片』制造的基石,7N合成石英砂更是拉晶和光刻环节不可替代的基材。

东微电子则自主研发生产了能满足集成电路3至5nm核心工艺要求的钌靶材,技术处于国内领先水平,成功打破国外技术壁垒。

04 技术突破助力国产替代

『半导体』材料界面可靠性与表征技术的突破,正加速推动国产替代进程。

恒坤新材的自产产品在性能上已达到境外企业同类产品的同等水平,并在境内晶圆厂实现销售。与进口产品相比,该公司产品具有显著的性价比优势,有效降低了客户的采购成本和供应链风险。

东微电子不仅搞定了“卡脖子”材料,还把目光瞄向了『半导体』零部件。该公司为光刻机配套的EUV光源研发成功后,这种特殊“灯泡”进口价格立即大幅下降。

表征技术的进步也为材料研发提供了有力支撑。Force-I QSCV技术可以提供与使用吉时利595准静态C-V表进行C-V测量相似的结果,并支持从正向和反向曲线提取界面态密度DIT。

05 产业链协同创新模式崛起

中国『半导体』产业正在探索多种创新模式来突破技术封锁。

恒坤新材走出了一条 “引进、消化、吸收、再创新” 的发展路径。该公司通过引进境外产品快速获取客户资源,并积累产品导入和品控经验,为自产产品的研发和推广奠定了基础。

东微电子提出了集成电路FEMP新模式,即Foundry制造+Equipment设备+Material材料+Parts零部件的协同发展模式。

“在『半导体』行业,单点突破难以解决系统性‘卡脖子’问题,我们要做集成电路FEMP新模式的开创者。”东微电子CEO赵泽良说。

这种模式打破了传统单点突破的局限,通过上下游协同创新,全面提升我国『半导体』产业的自主可控能力。

2025年,境内集成电路关键材料市场规模预计将飙升至1740.3亿元。在这个充满机遇的市场蓝海中,中国『半导体』材料企业正从技术追随者逐步变为国产替代的引领者。

随着恒坤新材、胜科纳米、弘扬石英等一批企业在各自领域的突破,长期被美日企业垄断的『半导体』材料市场格局正在被重塑。

『半导体』材料的国产化替代已不再是遥不可期的梦想,而是正在发生的现实。

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