半导体良率上不去？微量氧监测迎来国产替代新方案

在精密的半导体制造中，氧气是典型的隐形工艺污染物，高精度微量氧监测已成为支撑工艺稳定、提升良率不可或缺的一环。面对极为严苛的监测需求，进口品牌长期成为首选方案，企业采购、运维成本普遍偏高，行业亟需稳定可靠的国产化监测方案。本文从微量氧监测的必要性与技术难点出发，详解国产微量氧分析技术如何攻克行业痛点，实现高端设备国产替代，助力半导体工艺提质与良率提升。

半导体工艺环境中的微量氧污染极易引发不必要的氧化反应，导致集成电路和硅片产生缺陷，损坏薄膜结构的完整性，最终降低产品的均匀性与使用可靠性。即便是低至ppm级别的氧浓度，也可能显著损害元件性能，造成良率下降。因此，精准监测设备腔室中的氧浓度，是稳定工艺品质、保障器件性能、提升量产良率的关键环节。

当前，半导体工艺中的氧浓度监测主要面临以下三大难点：

1、 需实现10 ppm以下超低浓度的氧监测；

2、 需支持真空环境下氧浓度的连续、稳定监测；

3、 需在还原气氛中监测微量O₂浓度变化，保障设备安全稳定运行。

上述技术难点相互叠加，对分析设备的精度、适配性与稳定性均提出了极高要求。与此同时，国内高端微量氧分析设备市场长期被进口产品垄断。2025年《政府工作报告》明确提出突破关键核心技术、推动国产替代，这对保障产业链自主安全具有重大意义，加快推动该类高端分析仪器的国产化已上升为国家层面的迫切任务。

针对半导体行业微量氧监测痛点与国产化替代需求，在气体分析领域拥有超20年工业级应用经验的武汉本土企业——四方仪器，依托多年在氧化锆传感器及气体分析仪领域的深耕，公司成功推出微量氧分析仪Gasboard-3050系列产品。该系列产品最低分辨率达0.1 ppm，量程范围0~10ppm、0~100ppm、0~1000ppm，支持自动切换。搭载经现场验证的氧化锆传感器，具备优异的再现性与高速响应特性。

凭借完全自主的核心技术优势，该系列产品已在国内多家半导体行业头部企业实现成熟应用，成为国产替代优选方案。

图1 四方仪器氧化锆传感器生产线及不同类型氧化锆传感器芯片产品

该型号采用远程原位传感器设计，传感器可直接通过真空接头安装于真空腔体，适用于需持续监测氧浓度的场景，如半导体设备、手套箱、氮气管线、真空腔体及其他低氧/无氧环境。其氧化锆传感器寿命长、稳定性高，在适当维护条件下可多年免更换。该型号产品可广泛用于半导体制造、OLED生产、3D打印等使用惰性气体的工业场合。

图2 微量氧分析仪Gasboard-3052

产品主要特点：

1、量程范围：0~10ppm、0~100ppm、0~1000ppm，自动切换，覆盖多数半导体真空腔体监测需求；

2、法兰接口，即插即用；

3、长效低温氧化锆传感器；

4、支持真空环境运行（最低20托）；

5、泄漏率＜1×10⁻⁹ mbar·L/s。

该型号为抽取集成式设计，整合了宽量程氧化锆传感器、前处理单元和采样泵，适用于除真空腔体外的多种应用场景，如SMT工艺中的回流焊炉等。

图3 氧分析仪Gasboard-3053

产品主要特点：

1、量程范围：0~10~100~1000ppm，0~25%，自动切换，适应浓度波动大的场合；

2、压力变化自适应：内置压力传感器，可补偿气体压力微小变化，保证读数稳定；

3、适用于还原性气氛：当样品含可燃物时，铂催化剂确保气体在接触电极前达到平衡，从而准确测量总氧含量。

微量氧的精准监测是决定半导体良率的关键环节。四方仪器微量氧分析仪依托自主核心传感技术，兼具高精度监测与稳定可靠的性能表现，精准破解行业痛点，实现高端分析仪器国产替代。产品助力半导体企业优化工艺、提升良率、降低成本，同时夯实供应链安全，护航中国半导体制造。