聚焦超精密分析技術，賦能半導體產業升級半導體材料與器件超精密分析技術高級研修班舉辦

　　2026年7月21日，作為人力資源和社會保障部專業技術人才知識更新工程2026年高級研修項目之一的“半導體材料與器件超精密分析技術”高級研修班在上海正式開班。本次高級研修班由中國科學院人才與人事局專項資助、中國科學院上海硅酸鹽研究所承辦。

　　本次研修班為期五天，從全國數百名申報者中遴選出69名正式學員，參訓人員均為長期深耕半導體、電子電器材料檢測及器件研發一線的技術和管理骨干。分析測試百科網作為本次培訓班的支持媒體進行會議報道。

　　7月21日上午，半導體材料與器件超精密分析技術高級研修班的開班儀式在中國科學院上海硅酸鹽研究所嘉定園區舉行。中國科學院上海硅酸鹽研究所黨委書記王東出席并致辭，人力資源處處長賀天厚主持開班儀式。

中國科學院上海硅酸鹽研究所黨委書記 王東

　　中國科學院上海硅酸鹽研究所黨委書記王東在致辭中指出，當前半導體產業工藝節點不斷逼近物理極限，對材料純度、制造精度及器件可靠性、一致性提出了極致要求。超精密分析技術作為支撐半導體技術創新的關鍵，其重要性日益凸顯。他強調，沒有先進的分析測試技術，就沒有先進的半導體制造行業。本屆研修班通過搭建兼具學術研討與實操培訓的深度交流平臺，將切實助力我國半導體事業的提質升級。

中國科學院上海硅酸鹽研究所人力資源處處長 賀天厚

　　賀天厚處長表示，半導體產業是國家的戰略性、基礎性、先導性產業。當前，先進制程研發、國產材料替代及高端器件量產，均對高質量、高精密的測量技術形成了剛性依賴。超精密分析技術是筑牢半導體產業發展根基、攻克關鍵核心技術的重要支撐。本次研修班課程兼顧前沿理論與產業實踐，授課內容聚焦缺陷檢測、精密測量、失效分析、器件可靠性測試等行業核心難點技術，并安排了實操訓練環節，力求幫助學員切實提升解決實際問題的能力。

　　首日研修班共安排四場專題報告，圍繞半導體材料與器件從微觀分析到宏觀檢測的技術鏈條展開。報告主題涵蓋材料物性調控、晶圓缺陷光學檢測、原位元素定量分析以及電鏡表征方法，從不同維度呈現了超精密分析技術在半導體產業中的關鍵作用。

中國科學院上海硅酸鹽研究所 陳立東院士

　　 中國科學院上海硅酸鹽研究所陳立東院士帶來題為“熱電半導體材料及應用技術”的首場報告。熱電材料能夠實現熱能與電能的直接相互轉換，在深空探測電源、光通訊模塊精密溫控等場景中具有不可替代的應用價值。然而，熱電材料的應用長期受到性能瓶頸的制約，其衡量指標熱電優值（ZT值）始終未能大幅提升。

　　陳立東院士詳細分析了影響熱電性能的核心矛盾：電導率、塞貝克系數和熱導率三個參數之間存在復雜的“蹺蹺板”關系，電性能好的材料通常熱導率也高。如何讓材料“電導率高而熱導率低”，是熱電領域七十余年來的核心課題。

　　以方鈷礦體系為例，陳立東院士介紹了其團隊從2001年開始持續攻關的歷程。方鈷礦具有獨特的籠狀晶體結構，通過在晶格空隙中填入特定原子，這些填充原子會對傳播熱量的聲子產生強烈散射，從而大幅降低晶格熱導率。團隊從基礎研究出發，通過理論計算預測填充原子的種類和填充量，再通過實驗驗證，逐步實現了從單原子填充到多原子“共填充”的突破。將不同頻率的聲子散射通道進行協同調控，使材料ZT值從長期徘徊的1.0左右提升至接近2.0，熱電器件轉換效率從不足6%提升至近15%。

　　陳立東院士還向學員們分享了研究體會：基礎研究需要理論與實驗的交叉驗證，實驗數據再多，如果缺少理論的解釋和指導，下一步往往無從著手；而計算做得再好，如果無法落實到材料制備，同樣解決不了實際問題。他同時強調了精準測量的重要性——很多論文報道的高性能數據無法復現，原因往往出在測量環節。這一觀點引起在場學員的廣泛共鳴。

西安交通大學 楊樹明教授

　　 西安交通大學楊樹明教授的報告題目為“面向集成電路制造的光學檢測技術”。楊樹明教授從集成電路產業進入“后摩爾時代”的背景切入，指出當前制程已推進至2納米節點，芯片架構正從二維向三維轉變，這對量檢測技術提出了前所未有的挑戰。

　　楊樹明教授從集成電路制造的三段工藝——晶圓制造、前道工藝和后道工藝——出發，梳理了各個環節對量檢測的不同需求。他形象地將“量測”比作“尺子”，強調其要給出可溯源的數值，以確保工藝穩定性；將“檢測”比作“眼睛”，重在發現缺陷以保障良率。在前道工藝中，有圖形晶圓的缺陷檢測是難度最大的環節：在300毫米的晶圓上尋找10納米以下的缺陷，相當于在1.8億平方公里的太平洋中定位0.1米的目標，且要求對所有缺陷實現全覆蓋，難度可想而知。測量范圍與測量精度的相互制約，是該領域長期存在的核心瓶頸。

　　楊樹明教授還從靈敏度與分辨率兩個維度分析了現有三類檢測方法的優劣。光學方法速度快、無損，但受衍射極限限制；電子束方法分辨率可達原子級但速度慢、可能損傷樣品；原子力顯微鏡精度高、具有溯源性，但掃描效率極低。因此，產業界目前的主流策略是光學定位與電子束復查的組合方案。在此基礎上，楊樹明教授介紹了其團隊在暗場散射與干涉相位成像方面的研究工作，將信噪比提升了7倍，檢測靈敏度達到22納米級別。在缺陷三維表征方面，團隊研制了碳納米管復合納米探針，能夠實現納米缺陷的三維形貌解析，克服了傳統原子力顯微鏡錐形探針的失真問題。在后道封裝檢測方面，團隊開發了四相機移軸投影三維測量系統，有效解決了高反表面和陰影盲區等檢測難點。

　　楊樹明教授最后指出，缺陷檢測目前仍缺乏統一標準——缺陷形態不可預測，每個缺陷的微觀形貌和尺度各不相同，檢測設備的樣本量遠不足以覆蓋所有可能出現的缺陷類型，漏檢率依然較高。這一問題的解決，有賴于檢測方法、算法和大數據的深度融合。

中國科學院上海硅酸鹽研究所 汪正研究員

　　中國科學院上海硅酸鹽研究所汪正研究員帶來題為“基于LA-ICP-MS的半導體材料分析”的報告。汪正研究員指出，半導體材料對純度要求極高，許多雜質元素需控制在ppb甚至ppt級別。然而，碳化硅、氮化鎵等高硬度、高化學惰性材料極難消解，即使采用超級微波消解也難以獲得澄清溶液，傳統溶液進樣ICP-MS方法面臨根本性困難。同時，消解過程會丟失元素的空間分布信息，而材料的組成、缺陷與性能之間的構效關系恰恰需要這些空間信息來揭示。

　　汪正研究員系統介紹了激光剝蝕電感耦合等離子體質譜（LA-ICP-MS）技術的基本原理。該技術通過高能激光直接剝蝕固體樣品表面，產生微米級氣溶膠顆粒，經載氣傳輸至ICP離子源，離子化后進行質譜分離檢測。該方法無需樣品消解，可實現原位、微區、多元素同步分析，橫向分辨率可達微米級，檢出限可達ppb級別。汪正研究員表示，固體分析的核心挑戰在于定量校正，不同基體對激光吸收和剝蝕效率的影響、元素在剝蝕和傳輸過程中的分餾效應、標準物質匱乏等問題，都是LA-ICP-MS定量分析必須克服的障礙。

　　汪正研究員重點展示了LA-ICP-MS元素成像技術的應用價值。通過對半導體晶體樣品進行逐點掃描，獲得了摻雜元素二維分布圖，直觀揭示了元素在晶體中的偏析行為、擴散路徑及其與枝蔓晶等缺陷的關聯。在多層功能薄膜結構分析中，該技術實現了每層膜中摻雜元素濃度的準確定量，并評估了層間擴散厚度。汪正研究員總結指出，LA-ICP-MS技術正處于從微量分析向微區分布表征、從定性半定量向準確定量轉變的發展階段，隨著飛秒激光器和深紫外激光器等新光源的應用，空間分辨率和分析準確度還將進一步提升，有望成為半導體材料構效關系研究的重要支撐技術。

中國科學院上海硅酸鹽研究所 曾毅研究員

　　中國科學院上海硅酸鹽研究所曾毅研究員帶來題為“掃描電鏡圖像、EDS能譜分析和EBSD常見問題”的報告。

　　曾毅研究員從成像原理出發進行了系統解析。二次電子像的分辨率取決于電子束匯聚程度和掃描步長，其襯度來源于樣品表面形貌引起的二次電子產額變化，而非晶體學信息。因此，單純的二次電子像呈現的是顆粒形貌而非晶粒，只有在顆粒恰好等于晶粒的特殊情況下（如穿晶斷裂或特定腐蝕條件），才能間接反映晶粒信息。這一原理性澄清引起了許多學員的思考。

　　在分析條件優化方面，曾毅研究員重點討論了景深、像散和工作距離的關系。景深隨放大倍率降低和工作距離增加而增大，像散則因透鏡加工缺陷、光闌污染等因素導致電子束匯聚能力在不同方向上不一致，使圖像清晰度顯著下降。他指出，掃描電鏡操作中最具挑戰性的往往不是聚焦，而是像散的精確校正。

　　對于低加速電壓成像，曾毅研究員結合實例展示了其在表面細節觀察方面的獨特優勢。加速電壓越低，電子束穿透深度越淺，二次電子信號越來自樣品極表層，表面納米級臺階、生長條紋等細節就越清晰。同時，低電壓也是實現不導電樣品無鍍膜觀察的關鍵——其原理在于存在某個特定加速電壓，使入射電子數量恰好等于產生的二次電子與背散射電子數量之和，從而實現電荷平衡。場發射電子槍技術的發展使得低電壓下仍能保持足夠的亮度和分辨率，這為半導體材料中不導電樣品的原位觀察提供了有效解決方案。

半導體材料與器件超精密分析技術高級研修班

　　本次高級研修班為期五天，后續還將有多位專家帶來涵蓋拉曼光譜、電子化學品分離、導熱性能測量、集成電路缺陷檢測等領域的精彩報告。半導體材料與器件超精密分析技術高級研修班通過專題講座、現場參觀和實踐技能交流等多種形式，為半導體領域的研究人員與產業技術骨干搭建高水平學習交流平臺，助力我國半導體事業穩步向前、提質升級。