晶片製造關鍵裝置又有重大突破，這一次是離子注入機！

什麼是熱注入法

根據新華社“新華視點”訊息，中國電子科技集團今日對外宣佈，該集團旗下中電科電子裝備集團有限公司（簡稱“電科裝備”）攻克了系列“卡脖子”技術，已經成功實現離子注入機全譜系產品國產化，包括中束流、大束流、高能、特種應用及第三代半導體等離子注入機，工藝段覆蓋至28nm，為我國晶片製造產業鏈補上重要一環。

圖片來源：新華視點

根據業界的觀點，離子注入機與光刻機、刻蝕機和鍍膜機並稱四大核心裝備，開發難度僅次於光刻機。

此前已經有中微半導體釋出過在刻蝕機領域所取得的重大突破，此次電科裝備再宣佈在離子注入機領域取得全面突破，對於中國半導體產業來說是一個重大的利好。

晶片製造關鍵裝置：離子注入機

離子注入機是積體電路製造等領域的關鍵裝置之一。

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在半導體晶圓的製造過程中，由於純淨矽的導電效能很差，需要加入少量雜質使其結構和電導率發生改變，從而變成一種有用的半導體，這個過程稱為摻雜。

目前摻雜主要的方法有兩種，分別為高溫熱擴散法和離子注入法，其中，離子注入佔據著主流地位。

離子注入是指將離子入射到矽片材料中，引起材料表面成分、結構和效能發生變化的摻雜過程，是最主要的摻雜工藝，在積體電路、IGBT、太陽能電池、AMOLED等領域被廣泛使用。

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離子注入具備各種優點，比如說能夠精確控制能量和劑量、摻雜均勻性好、純度高、低溫摻雜、不受注射材料影響等等。目前在0。25um特徵尺寸以下和大直徑矽片製造中，離子注入已經成為標準工藝。

也正因為如此，離子注入機在半導體制造流程中有著非常重要的地位。

獲得突破的兩家國產企業：凱世通和電科裝備

根據SEMI（美國半導體行業協會）的資料顯示，離子注入裝置在晶圓加工裝置比重為5%左右，對應的全球市場規模25億美元左右，不過在該領域，國外廠商佔據著大部分市場，主要是由美國廠商所壟斷，美國應用材料公司和美國 Axcelis 這兩家公司佔據全球共計70% 以上的市場份額。

我國目前在離子注入機領域有所突破的是兩家企業，一家是前面所提到的中國電子科技集團下面的電科裝備集團，另外一家則是萬業集團旗下的凱世通公司。

電科裝備成立於2013年，由中國電科二所、四十五所和四十八所及其11家控股公司整合而成，地跨北京、太原、長沙、上海等六省市八園區。主要從事半導體裝備及光伏裝備的研發。主要產品包括：離子注入機、CMP拋光機、MOCVD、多線切割機、光伏電站等。

在去年的6月，電科裝備集團就宣佈自主研發成功了高能離子注入機，成功實現百萬電子伏特高能離子加速，效能達到國際先進水平，可謂是打破了國外廠商的壟斷，填補了國內的空白。

離子注入機研發製造企業上海凱世通半導體股份有限公司於2018年被萬業集團收購，此後積極開發積體電路離子注入機，並獲得商業化採購訂單。在大基金一期中，凱世通集團作為離子注入機的關鍵企業，獲得了大基金的青睞，根據公開資料2018年第三季，大基金以6。77億元受讓5643。11萬股，持股比例7%；2020年第三季，萬業完成增資，大基金持股增至6771。73萬股，持股比例增至7。07%。

離子注入機的國產化應用之路

前述兩家企業的離子注入機並不只是研發成功，實際上，他們已經在相關晶片製造企業中獲得了成功的應用。

根據媒體報道，2015年，電科裝備的離子注入機就已經在中芯國際先後完成了55nm、45nm和40nm小批次產品工藝驗證；到2017年11月，電科裝備的中束流離子注入機已經在中芯國際實現了穩定流片200萬片；電科裝備的中束流離子注入機已經在12英寸和8英寸產線量產或demo驗證超過數十臺套，其工藝穩定性獲得業內客戶高度認可，其大束流離子注入機已實現多臺銷售，正在陸續進入客戶端。高能離子注入機首批兩臺裝置預計於2021年一季度進入客戶端。

另外一方面，據公開報道，凱世通在去年12月份與芯成科技（紹興）有限公司簽署銷售合同，擬出售3臺12英寸積體電路裝置，分別為低能大束流重金屬離子注入機、低能大束流超低溫離子注入機以及高能離子注入機，訂單金額超過1億人民幣。這也是凱世通繼去年9月首臺低能大束流裝置送入國內主要晶片製造工廠後的又一大商業化進展。

隨著中國半導體制造產業的不斷髮展，可以推斷，國產的離子注入機必將獲得更多的應用和推廣，而國產的離子注入機也將得到更多的發展。