1.1　集成电路材料概述

集成电路发明于20世纪50年代，是指通过一系列特定的加工工艺，将二极管、晶体管等有源器件和电容器、电阻器等无源器件集成在衬底上并封装在一个外壳中，执行特性功能的电路或系统。集成电路作为现代社会信息化、智能化的基础，广泛用于计算机、数码电子、家用电器等产品中，在以移动通信、物联网、人工智能、大数据等为代表的新一代信息技术、高性能计算技术、大容量存储技术、超低功耗通信技术和新型量子技术等的创新发展中发挥着关键支撑作用[1]。集成电路产业作为信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性、先导性产业，是培育发展战略性新兴产业、推动信息化和工业化深度融合的基础，是保障国家信息安全的重要支撑。集成电路产业能力决定了各应用领域的发展水平，并已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1]。

集成电路材料作为集成电路产业链中细分领域最多的一环，贯穿集成电路制造的晶圆制造、前道工艺（芯片制造）和后道工艺（封装）整个过程。集成电路材料产业是整个集成电路产业的先导基础，它融合当代众多学科的先进成果，对集成电路制造产业安全可靠发展及持续技术创新起到关键支撑作用，全球500亿美元规模的集成电路材料业支撑起超过4000亿美元规模的集成电路产业及上万亿美元规模的电子应用系统产业的良性发展[2,3]。

同时，集成电路使用的材料种类层出不穷，材料成分也越发复杂，集成电路性能的提升越发依赖材料技术的底层创新。集成电路技术每前进一步都对材料的性能提出新的要求，材料技术的每一次发展也都为集成电路新结构、新器件的开发提供新思路。例如，在0.13μm工艺中，铜互连代替铝引线；应变硅技术的应用将集成电路制造技术由90nm推进到45nm技术节点；超低k技术推动45nm至32nm技术节点的发展；高k金属栅成为28nm以下技术节点的必备技术。30年前，集成电路用到的元素仅有氢、硼、氮、氧、铝、硅、磷、氩等12种，目前，元素周期表中超过60种元素被应用或正在被研究应用，相应的材料有近千种[2,3]。据估算，材料对先进逻辑芯片性能提升的贡献目前已超过六成。