分析儀器助力半導體騰飛——「半導體材料及器件研究與應用進展...

　　2018年6月12日，「半導體材料及器件研究與應用進展」主題網絡研討會在儀器信息網「網絡講堂」欄目成功舉辦。本次會議旨在為全國在半導體及器件領域或有意在本領域從事研發、教學、生產的科技人員提供一個學術與技術交流的平臺，以促進我國半導體材料及器件領域的科技創新和產業發展。

　　半導體材料(semiconductor material)是一類具有半導體性能、可用來製作半導體器件和集成電路的電子材料。近年來半導體材料迅猛發展，特別是寬禁帶化合物半導體在材料生長、器件與電路設計、製造工藝及其應用等方面具有最新進展。

　　本次會議邀請了來自華進半導體、賽默飛、雷尼紹、HORIBA、牛津、華東師範大學六家機構從事半導體研究及應用的專家學者，對目前科學儀器在半導體應用領域的研究進展進行了介紹了。各項報告內容簡介如下：

　　華進半導體研發部高級工程師劉海燕介紹了數種半導體材料與部件的封裝工藝及其各自特點，著重講解了目前處於前沿領域的扇出型封裝工藝，代表的類型有eWLB、INFO POP、大板級。華進半導體目前正在開發晶圓級、大板級扇出封裝技術，現已製備出部分樣品，並申請了相關專利。此外還補充介紹了Low k晶片封裝工藝。華進公司的主要業務包括設計仿真、封裝工藝、測試驗證、技術轉移等領域。

　　賽默飛的應用工程師朱中正介紹了ICP MS(電感耦合等離子體質譜儀)在半導體行業的應用和最新進展。半導體行業中，對痕量金屬元素進行常規且準確的分析是十分重要的工作。隨著半導體器件尺寸的不斷縮小，雜質的存在對其性能的影響逐漸增加。報告重點介紹了賽默飛公司的四級杆ICP-MS和SQ-ICP-MS的結構、工作機理、主要優勢以及局限性。

　　雷尼紹的高級應用工程師王志芳介紹了雷尼紹公司的拉曼光譜在半導體領域的一些應用工作。她首先為觀眾進行了拉曼光譜基礎知識的講解，拉曼光譜具有無損無創、原位檢測、快速簡便的使用特點，可應用於材料科學、生命科學、分析科學等多個領域。在半導體領域，拉曼光譜可對SiC、GaN、MoS₂等半導體材料進行性能表徵，可檢測的性能特徵有：晶型分布鑑定、應力表徵缺陷分析、鑑定和發現汙染物、電子遷移率分布、塊材生長過程等。

　　HORIBA公司儀器事業部的應用工程師孫正飛分享了光譜分析技術在半導體材料領域的應用，主要應用的分析手段有光致發光光譜、拉曼光譜、輝光放電GD、橢偏儀TF，並著重介紹了前兩者的工作機理和應用方向。光致發光光譜可測定半導體材料的組分、識別其中的摻雜元素、測試材料/器件的發光效率、研究位錯缺陷;拉曼光譜可分析半導體化學組成、結構、構象、形態、濃度、應力、溫度、結晶度等特徵。

　　牛津儀器納米分析部的應用科學家馬嵐介紹了EDS能譜和EBSD(電子背散射衍射Electron Backscattered Diffraction)在半導體行業的應用。SEM-EDS可對樣品進行成分檢測、定性分析。針對掃描電鏡及有窗能譜測試結果不準確的問題，提出了建議解決辦法，通過對三種不同樣品圖像結果的分析，得出適當降低工作電壓可提高電鏡和能譜的空間解析度。鑑於有窗能譜對10nm以下尺度空間解析度的局限性，有窗能譜Extreme應運而生，在低電壓下具有優良的表現。EBSD目前在半導體相關行業的應用還處於起步階段，但由於其技術優勢，會越來越多的應用在半導體的研發當中。可用於觀測樣品中晶粒的取向。

　　華東師範大學電鏡中心的成巖老師向觀眾分享了半導體存儲領域的新秀—相變存儲器，介紹了其發展、結構、原理、材料等研究內容。DRAM和Flash佔據了存儲器市場95%以上的份額，舊的存儲器存在一定的性能缺陷以及存儲速度和存儲性能之間的矛盾，開發新型存儲架構勢在必行。IBM開發的SCM(Storage Class Memory)使用高速、非易失性、字節可訪問、存儲密度高的新型存儲級內存介質構建外部大容量存儲器，為計算機系統延續了數十年的內外存架構提供了新的選擇，應用相變存儲技術的PCRAM將高速、隨機訪問和非易失在同一存儲介質上實現。透射電子顯微鏡可應用於對相變存儲材料Ge₂Sb₂Te₅的結構進行觀測，發現其具有兩級相變過程，可由非晶轉變為面心立方結構，再轉變為六方相結構。

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　　每場報告結束後，觀眾對報告內容踴躍提問和發言，老師也對觀眾們提出的部分問題進行了答疑，會議為關注和研究半導體材料應用的工作者們提供了一個交流和學習的良好平臺。

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