气体分析设备是如何提高半导体产品质量的？

现如今，人们对产品性能的追求不断提高，芯片的应用越来越广泛，芯片的良率、质量备受关注。控制生产过程使用到的大宗气体中微量杂质浓度也是保证各个环节产品质量十分重要的事情，这需要用到高灵敏度的气体分析设备进行检测，光腔衰荡气体分析仪就是其中的一种。其实不仅在半导体产业，微量气体检测在气体制造、化学工业、电力系统等很多领域中都必不可少。

基于光腔衰荡光谱技术的气体分析设备在检测气体时有何长处，这样的设备又是如何提高半导体产品质量的？与国外同类型厂家相比，本土相关企业有哪些优势，又存在哪些不足？

本期我们邀请到内蒙古光能科技有限公司副总经理王锐先生做客芯片揭秘，听他具体讲讲光腔衰荡光谱技术这种高灵敏度的气体检测新方法。

以下内容由对话音频整理

本期话题

● 浅谈光腔衰荡气体检测设备

● 光腔衰荡水分析仪发明者如何走向创业道路

● 保持竞争优势，性能优越才是硬道理

浅谈光腔衰荡气体检测设备

幻实（主播）请王总简单介绍一下光能科技主要聚焦的方向。

王锐（嘉宾）大家好，我是内蒙古光能科技有限公司的王锐，很高兴能够借助芯片揭秘这个平台发声。我们公司主要致力于研发基于光腔衰荡光谱技术的气体检测设备，主要应用于半导体制造领域的气体分析。

幻实（主播）光腔衰荡是种怎样的技术？你们的产品能够为客户解决怎样的问题？

王锐（嘉宾）在半导体制造过程用到的气体中，有两种杂质对后续产品影响很大，一种是水，一种是氧，我们的产品主要是用于检测气体中的微量水分。

公司产品的核心技术是一种基于激光光腔衰荡光谱法的气体检测技术，灵敏度很高，可以在极短的时间内检测到气体中含量亿分之一的微量水分。

光腔衰荡光谱法原理示意图

（图源：光能科技）

我们的产品操作非常简单，只需要把待测气体通入仪器内部，然后点击测量，通常在一秒钟之内就能够测出准确的数据，并且能够实时在线检测。操作界面完全按照国人的思维方式和操作习惯设计。公司的水分析仪目前有Pureⁿ-T和Pureⁿ-M两种类型，可以根据不同客户的不同需求，选择不同的设备类型，得到更高的性价比。

集成电路对痕量水的要求（中国标准物质网）

光腔衰荡水分析仪发明者

如何走向创业道路

幻实（主播） 目前半导体的制程越来越小，对颗粒等杂质的控制也越来越苛刻，你们是用了一种新的方法来帮助客户进行实时监控还是将已有的技术做成了新的产品？

王锐（嘉宾） 十几年前，我们公司的创始人在美国研发出了世界上第一台光腔衰荡水分析仪，目前我们在国内做的产品不能说是基于新的方法，只是说我们将这种设备国产化。在此之前，半导体制造厂商为了检测痕量水分更倾向于使用进口仪器。

在集成电路生产过程中，气体中的杂质将会直接影响芯片的寿命和性能。目前，光腔衰荡水分析仪在半导体领域中是测痕量水分的标准设备。因为它能够及时检测出气体中的杂质含量是否超标，所以对半导体制程后端的产品质量提升有非常大的帮助。

气体中水、氧杂质对硅外延工艺的影响（图源：中国标准物质网）

幻实（主播） 能详细讲讲你们公司创始人一路走来的研发历程吗？

王锐（嘉宾）我们公司创始人在中国恢复高考后考入北大，然后出国留学，一直致力于分子光谱相关的研究。2002年，他率领团队成功研发了世界上第一台光腔衰荡水分析仪。在那之后，他回国创业，希望能够将一些关键设备国产化。

光腔衰荡光谱技术原理（图源：光能科技）

幻实（主播） 光能科技的产品已经得到了哪些客户的认可？客户给了你们怎样的反馈？

王锐（嘉宾） 我们公司于2015年12月注册成立，2017年产品研发成功。目前来说，我们在国内气体的生产制造领域中已经小有名气；在半导体领域中，我们得到了像华为、三安、瀚宇彩晶、晶圆光电等国内客户的认可，我们的设备在韩国三星半导体也已经完成测试。

幻实（主播）这个赛道竞争激不激烈？

王锐（嘉宾）我们的竞争对手主要来自国外。因为微量水分的检测门槛很高，目前市面上只有两种技术可以达到PPb级测量精度，一种是光腔衰荡，另一种是TDLAS。这两种技术之前一直掌握在美国的两家公司手中，现在，光能科技是世界上第三家可以达到这种测量精度并被半导体客户所认可的企业。

保持竞争优势，性能优越才是硬道理

王锐（嘉宾）目前，我们产品的各项性能已经达到国际领先水平，某些指标可能比美国进口的产品更有优势。在国内，我们能够为客户提供更好的服务、更专业的技术支持，这是我们的优势。

幻实（主播） 没错，本土企业响应客户的速度也会更快。

王锐（嘉宾） 客户的响应速度是我们最基本的服务指标，其实我们更加注重为客户提供能达到世界先进水平的产品。另外，我们能够为客户提供更专业的指导，而一些代理商可能在这方面会有所欠缺。

幻实（主播） 您刚刚介绍了光能科技的产品在半导体领域的应用，你们是否还会涉及到一些其他产业？对你们来说，那些产业的市场空间如何？

王锐（嘉宾）我们的产品应用领域十分广泛，不仅有来自半导体产业、液晶平板显示器（LCD）、光电子器件（LED）制造业、太阳能光伏产业等领域的终端客户，也有一些上游的气体制造商，比如华特气体、金宏气体等。

幻实（主播） 作为气体生产者，他们也需要实时监控他们的气体在出厂前的纯度是否达标。

王锐（嘉宾） 是的。国家的计量系统也会用到光腔衰荡的气体分析设备，因为光腔衰荡技术已经是中国测量气体中微量水分的一个标准方法。

幻实（主播） 如果让您为您所在的这么一个小众的设备领域发出一些呼吁，您会说什么？

王锐（嘉宾） 国家在“十三五”规划中已经指出，中国的高精尖仪器基本依赖于进口，国内鲜有高精尖的产品产出。所以我希望我们整个行业能够齐心协力，互帮互助，作为仪器生产商，我们也会更加努力做出好的产品，让中国尽早摆脱设备依赖进口、被“卡脖子”的现状。

幻实说

高纯气体是集成电路、光伏、光纤等产业的重要基础材料，在大规模集成电路芯片生产过程中，气体中的气态、液态和固态杂质均会对芯片质量构成重要影响。由于气体中的微量氧和水的存在，在高温下合成的半导体器件表面容易生成氧化膜，这是影响器件寿命和性能的重要因素。

例如，外延生长是高质量集成电路生产过程中的一个重要步骤，沉积层的杂质水平、厚度和微结构的完整性取决于沉积过程所使用气体的纯度。当气体中杂质过多时，外延层会形成“暗礁”，造成晶格缺陷等后果。所以高灵敏度的气体检测显然在半导体的生产制造环节必不可少，这样的关键设备能够实现国产化也是十分喜人。我们也希望更多的高精尖设备能够迎来国产替代，助力本土半导体产业的向上发展。

原文标题：芯片揭秘 | 国产PPb级气体分析设备助力半导体产品质量提升

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责任编辑：haq