半导体行业的蓬勃发展推动了相关产业链的快速发展,同时也加快了国产化的进程。《国家中长期科学技术发展规划纲要(2006-2020年)》“(四)重大专项”中确定“极大规模集成电路制造技术及成套工艺”为重大专项之一(02专项),集成电路用基础原材料作为电子信息产业的基础原材料,是支撑电子信息集成电路产业迈入国际先进水平的重要基础;为贯彻中国制造2025的实施,2016年底工信部、发改委等联合发布的《新材料产业发展指南》中,“四、重点任务”(一)突破重点应用领域急需的新材料,明确提及加快高纯特种电子材料研发及产业化,解决极大规模集成电路材料制约。
在超大规模集成电路发展过程中,导线宽度和间距不断减小,互联寄生电阻电容耦合作用带来的信号延迟效应(RC delay)成为制约芯片性能提升的主要瓶颈,采用低k材料代替传统的氧化层是降低寄生电容和互连延迟的有效途径。集成电路用四甲基硅烷(以下简称4MS)作为硅源前驱体和作为氮源的NH3通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺沉积制得SiN层,有效的在铜制程的集成电路工艺中形成阻挡层,阻止铜金属原子或铜离子在热退火或电场条件下的扩散,降低铜互联电介质层的有效介电常数,同时形成了下一金属层通孔刻蚀过程中的刻蚀停止层。4MS为制备低介电常数薄膜的前驱体材料,主要应用于高端集成电路制程(45nm及以下节点)。该材料在2019年前我国尚没有合格的供应商,其供应基本依赖于美国、韩国和日本等国外供应商。目前国内用量40t/a,价格500~1000元/kg,几乎全部依赖进口。
2021年美国对我国半导体行业的制裁愈演愈烈,这种强势的“封杀”行为,极大地刺激了国人的神经,激发了中国集成电路行业自主创新的决心,国内企业陆续加大对4MS的研发投入,包括洛阳中硅在内的多家单位陆续有对标国外产品质量一致的产品产出,然而目前国内缺乏该产品的产品标准,无法形成与国内检测技术、灌装技术、安全法律法规要求相匹配的统一要求。2018年九部委联合下发的《新材料标准领航行动计划(2018-2020年)》中,再次提到要建立光刻胶、超高纯特种电子材料等关键材料系列标准,加速集成电路材料国产化进程,因此特申请《集成电路用四甲基硅烷》标准,为集成电路用基础原材料国产化进程护航。