氣體分析設(shè)備是如何提高半導(dǎo)體產(chǎn)品質(zhì)量的？

現(xiàn)如今，人們對(duì)產(chǎn)品性能的追求不斷提高，芯片的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，芯片的良率、質(zhì)量備受關(guān)注?？刂粕a(chǎn)過(guò)程使用到的大宗氣體中微量雜質(zhì)濃度也是保證各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量十分重要的事情，這需要用到高靈敏度的氣體分析設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，光腔衰蕩氣體分析儀就是其中的一種。其實(shí)不僅在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，微量氣體檢測(cè)在氣體制造、化學(xué)工業(yè)、電力系統(tǒng)等很多領(lǐng)域中都必不可少。

基于光腔衰蕩光譜技術(shù)的氣體分析設(shè)備在檢測(cè)氣體時(shí)有何長(zhǎng)處，這樣的設(shè)備又是如何提高半導(dǎo)體產(chǎn)品質(zhì)量的？與國(guó)外同類(lèi)型廠家相比，本土相關(guān)企業(yè)有哪些優(yōu)勢(shì)，又存在哪些不足？

本期我們邀請(qǐng)到內(nèi)蒙古光能科技有限公司副總經(jīng)理王銳先生做客芯片揭秘，聽(tīng)他具體講講光腔衰蕩光譜技術(shù)這種高靈敏度的氣體檢測(cè)新方法。

以下內(nèi)容由對(duì)話音頻整理

本期話題

● 淺談光腔衰蕩氣體檢測(cè)設(shè)備

● 光腔衰蕩水分析儀發(fā)明者如何走向創(chuàng)業(yè)道路

● 保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，性能優(yōu)越才是硬道理

淺談光腔衰蕩氣體檢測(cè)設(shè)備

幻實(shí)（主播）請(qǐng)王總簡(jiǎn)單介紹一下光能科技主要聚焦的方向。

王銳（嘉賓）大家好，我是內(nèi)蒙古光能科技有限公司的王銳，很高興能夠借助芯片揭秘這個(gè)平臺(tái)發(fā)聲。我們公司主要致力于研發(fā)基于光腔衰蕩光譜技術(shù)的氣體檢測(cè)設(shè)備，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的氣體分析。

幻實(shí)（主播）光腔衰蕩是種怎樣的技術(shù)？你們的產(chǎn)品能夠?yàn)榭蛻艚鉀Q怎樣的問(wèn)題？

王銳（嘉賓）在半導(dǎo)體制造過(guò)程用到的氣體中，有兩種雜質(zhì)對(duì)后續(xù)產(chǎn)品影響很大，一種是水，一種是氧，我們的產(chǎn)品主要是用于檢測(cè)氣體中的微量水分。

公司產(chǎn)品的核心技術(shù)是一種基于激光光腔衰蕩光譜法的氣體檢測(cè)技術(shù)，靈敏度很高，可以在極短的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到氣體中含量?jī)|分之一的微量水分。

光腔衰蕩光譜法原理示意圖

（圖源：光能科技）

我們的產(chǎn)品操作非常簡(jiǎn)單，只需要把待測(cè)氣體通入儀器內(nèi)部，然后點(diǎn)擊測(cè)量，通常在一秒鐘之內(nèi)就能夠測(cè)出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)崟r(shí)在線檢測(cè)。操作界面完全按照國(guó)人的思維方式和操作習(xí)慣設(shè)計(jì)。公司的水分析儀目前有Pure?-T和Pure?-M兩種類(lèi)型，可以根據(jù)不同客戶的不同需求，選擇不同的設(shè)備類(lèi)型，得到更高的性?xún)r(jià)比。

集成電路對(duì)痕量水的要求（中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng)）

光腔衰蕩水分析儀發(fā)明者

如何走向創(chuàng)業(yè)道路

幻實(shí)（主播） 目前半導(dǎo)體的制程越來(lái)越小，對(duì)顆粒等雜質(zhì)的控制也越來(lái)越苛刻，你們是用了一種新的方法來(lái)幫助客戶進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控還是將已有的技術(shù)做成了新的產(chǎn)品？

王銳（嘉賓） 十幾年前，我們公司的創(chuàng)始人在美國(guó)研發(fā)出了世界上第一臺(tái)光腔衰蕩水分析儀，目前我們?cè)趪?guó)內(nèi)做的產(chǎn)品不能說(shuō)是基于新的方法，只是說(shuō)我們將這種設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。在此之前，半導(dǎo)體制造廠商為了檢測(cè)痕量水分更傾向于使用進(jìn)口儀器。

在集成電路生產(chǎn)過(guò)程中，氣體中的雜質(zhì)將會(huì)直接影響芯片的壽命和性能。目前，光腔衰蕩水分析儀在半導(dǎo)體領(lǐng)域中是測(cè)痕量水分的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。因?yàn)樗軌蚣皶r(shí)檢測(cè)出氣體中的雜質(zhì)含量是否超標(biāo)，所以對(duì)半導(dǎo)體制程后端的產(chǎn)品質(zhì)量提升有非常大的幫助。

氣體中水、氧雜質(zhì)對(duì)硅外延工藝的影響（圖源：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng)）

幻實(shí)（主播） 能詳細(xì)講講你們公司創(chuàng)始人一路走來(lái)的研發(fā)歷程嗎？

王銳（嘉賓）我們公司創(chuàng)始人在中國(guó)恢復(fù)高考后考入北大，然后出國(guó)留學(xué)，一直致力于分子光譜相關(guān)的研究。2002年，他率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了世界上第一臺(tái)光腔衰蕩水分析儀。在那之后，他回國(guó)創(chuàng)業(yè)，希望能夠?qū)⒁恍╆P(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。

光腔衰蕩光譜技術(shù)原理（圖源：光能科技）

幻實(shí)（主播） 光能科技的產(chǎn)品已經(jīng)得到了哪些客戶的認(rèn)可？客戶給了你們?cè)鯓拥姆答仯?/p>

王銳（嘉賓） 我們公司于2015年12月注冊(cè)成立，2017年產(chǎn)品研發(fā)成功。目前來(lái)說(shuō)，我們?cè)趪?guó)內(nèi)氣體的生產(chǎn)制造領(lǐng)域中已經(jīng)小有名氣；在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，我們得到了像華為、三安、瀚宇彩晶、晶圓光電等國(guó)內(nèi)客戶的認(rèn)可，我們的設(shè)備在韓國(guó)三星半導(dǎo)體也已經(jīng)完成測(cè)試。

幻實(shí)（主播）這個(gè)賽道競(jìng)爭(zhēng)激不激烈？

王銳（嘉賓）我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手主要來(lái)自國(guó)外。因?yàn)槲⒘克值臋z測(cè)門(mén)檻很高，目前市面上只有兩種技術(shù)可以達(dá)到PPb級(jí)測(cè)量精度，一種是光腔衰蕩，另一種是TDLAS。這兩種技術(shù)之前一直掌握在美國(guó)的兩家公司手中，現(xiàn)在，光能科技是世界上第三家可以達(dá)到這種測(cè)量精度并被半導(dǎo)體客戶所認(rèn)可的企業(yè)。

保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，性能優(yōu)越才是硬道理

王銳（嘉賓）目前，我們產(chǎn)品的各項(xiàng)性能已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，某些指標(biāo)可能比美國(guó)進(jìn)口的產(chǎn)品更有優(yōu)勢(shì)。在國(guó)內(nèi)，我們能夠?yàn)榭蛻籼峁└玫姆?wù)、更專(zhuān)業(yè)的技術(shù)支持，這是我們的優(yōu)勢(shì)。

幻實(shí)（主播） 沒(méi)錯(cuò)，本土企業(yè)響應(yīng)客戶的速度也會(huì)更快。

王銳（嘉賓） 客戶的響應(yīng)速度是我們最基本的服務(wù)指標(biāo)，其實(shí)我們更加注重為客戶提供能達(dá)到世界先進(jìn)水平的產(chǎn)品。另外，我們能夠?yàn)榭蛻籼峁└鼘?zhuān)業(yè)的指導(dǎo)，而一些代理商可能在這方面會(huì)有所欠缺。

幻實(shí)（主播） 您剛剛介紹了光能科技的產(chǎn)品在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用，你們是否還會(huì)涉及到一些其他產(chǎn)業(yè)？對(duì)你們來(lái)說(shuō)，那些產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)空間如何？

王銳（嘉賓）我們的產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，不僅有來(lái)自半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、液晶平板顯示器（LCD）、光電子器件（LED）制造業(yè)、太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的終端客戶，也有一些上游的氣體制造商，比如華特氣體、金宏氣體等。

幻實(shí)（主播） 作為氣體生產(chǎn)者，他們也需要實(shí)時(shí)監(jiān)控他們的氣體在出廠前的純度是否達(dá)標(biāo)。

王銳（嘉賓） 是的。國(guó)家的計(jì)量系統(tǒng)也會(huì)用到光腔衰蕩的氣體分析設(shè)備，因?yàn)楣馇凰ナ幖夹g(shù)已經(jīng)是中國(guó)測(cè)量氣體中微量水分的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方法。

幻實(shí)（主播） 如果讓您為您所在的這么一個(gè)小眾的設(shè)備領(lǐng)域發(fā)出一些呼吁，您會(huì)說(shuō)什么？

王銳（嘉賓） 國(guó)家在“十三五”規(guī)劃中已經(jīng)指出，中國(guó)的高精尖儀器基本依賴(lài)于進(jìn)口，國(guó)內(nèi)鮮有高精尖的產(chǎn)品產(chǎn)出。所以我希望我們整個(gè)行業(yè)能夠齊心協(xié)力，互幫互助，作為儀器生產(chǎn)商，我們也會(huì)更加努力做出好的產(chǎn)品，讓中國(guó)盡早擺脫設(shè)備依賴(lài)進(jìn)口、被“卡脖子”的現(xiàn)狀。

幻實(shí)說(shuō)

高純氣體是集成電路、光伏、光纖等產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料，在大規(guī)模集成電路芯片生產(chǎn)過(guò)程中，氣體中的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)雜質(zhì)均會(huì)對(duì)芯片質(zhì)量構(gòu)成重要影響。由于氣體中的微量氧和水的存在，在高溫下合成的半導(dǎo)體器件表面容易生成氧化膜，這是影響器件壽命和性能的重要因素。

例如，外延生長(zhǎng)是高質(zhì)量集成電路生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要步驟，沉積層的雜質(zhì)水平、厚度和微結(jié)構(gòu)的完整性取決于沉積過(guò)程所使用氣體的純度。當(dāng)氣體中雜質(zhì)過(guò)多時(shí)，外延層會(huì)形成“暗礁”，造成晶格缺陷等后果。所以高靈敏度的氣體檢測(cè)顯然在半導(dǎo)體的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)必不可少，這樣的關(guān)鍵設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)產(chǎn)化也是十分喜人。我們也希望更多的高精尖設(shè)備能夠迎來(lái)國(guó)產(chǎn)替代，助力本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的向上發(fā)展。

原文標(biāo)題：芯片揭秘 | 國(guó)產(chǎn)PPb級(jí)氣體分析設(shè)備助力半導(dǎo)體產(chǎn)品質(zhì)量提升

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