芯片制造关键设备又有重大突破，这一次是离子注入机！

根据新华社“新华视点”消息，中国电子科技集团今日对外宣布，该集团旗下中电科电子装备集团有限公司（简称“电科装备”）攻克了系列“卡脖子”技术，已经成功实现离子注入机全谱系产品国产化，包括中束流、大束流、高能、特种应用及第三代半导体等离子注入机，工艺段覆盖至28nm，为我国芯片制造产业链补上重要一环。

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根据业界的观点，离子注入机与光刻机、刻蚀机和镀膜机并称四大核心装备，开发难度仅次于光刻机。

此前已经有中微半导体发布过在刻蚀机领域所取得的重大突破，此次电科装备再宣布在离子注入机领域取得全面突破，对于中国半导体产业来说是一个重大的利好。

芯片制造关键设备：离子注入机

离子注入机是集成电路制造等领域的关键设备之一。

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在半导体晶圆的制造过程中，由于纯净硅的导电性能很差，需要加入少量杂质使其结构和电导率发生改变，从而变成一种有用的半导体，这个过程称为掺杂。

目前掺杂主要的方法有两种，分别为高温热扩散法和离子注入法，其中，离子注入占据着主流地位。

离子注入是指将离子入射到硅片材料中，引起材料表面成分、结构和性能发生变化的掺杂过程，是最主要的掺杂工艺，在集成电路、IGBT、太阳能电池、AMOLED等领域被广泛使用。

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离子注入具备各种优点，比如说能够精确控制能量和剂量、掺杂均匀性好、纯度高、低温掺杂、不受注射材料影响等等。目前在0.25um特征尺寸以下和大直径硅片制造中，离子注入已经成为标准工艺。

也正因为如此，离子注入机在半导体制造流程中有着非常重要的地位。

获得突破的两家国产企业：凯世通和电科装备

根据SEMI（美国半导体行业协会）的数据显示，离子注入设备在晶圆加工设备比重为5%左右，对应的全球市场规模25亿美元左右，不过在该领域，国外厂商占据着大部分市场，主要是由美国厂商所垄断，美国应用材料公司和美国Axcelis这两家公司占据全球共计70%以上的市场份额。

我国目前在离子注入机领域有所突破的是两家企业，一家是前面所提到的中国电子科技集团下面的电科装备集团，另外一家则是万业集团旗下的凯世通公司。

电科装备成立于2013年，由中国电科二所、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、长沙、上海等六省市八园区。主要从事半导体装备及光伏装备的研发。主要产品包括：离子注入机、CMP抛光机、MOCVD、多线切割机、光伏电站等。

在去年的6月，电科装备集团就宣布自主研发成功了高能离子注入机，成功实现百万电子伏特高能离子加速，性能达到国际先进水平，可谓是打破了国外厂商的垄断，填补了国内的空白。

离子注入机研发制造企业上海凯世通半导体股份有限公司于2018年被万业集团收购，此后积极开发集成电路离子注入机，并获得商业化采购订单。在大基金一期中，凯世通集团作为离子注入机的关键企业，获得了大基金的青睐，根据公开数据2018年第三季，大基金以6.77亿元受让5643.11万股，持股比例7%；2020年第三季，万业完成增资，大基金持股增至6771.73万股，持股比例增至7.07%。

离子注入机的国产化应用之路

前述两家企业的离子注入机并不只是研发成功，实际上，他们已经在相关芯片制造企业中获得了成功的应用。

根据媒体报道，2015年，电科装备的离子注入机就已经在中芯国际先后完成了55nm、45nm和40nm小批量产品工艺验证；到2017年11月，电科装备的中束流离子注入机已经在中芯国际实现了稳定流片200万片；电科装备的中束流离子注入机已经在12英寸和8英寸产线量产或demo验证超过数十台套，其工艺稳定性获得业内客户高度认可，其大束流离子注入机已实现多台销售，正在陆续进入客户端。高能离子注入机首批两台设备预计于2021年一季度进入客户端。

另外一方面，据公开报道，凯世通在去年12月份与芯成科技（绍兴）有限公司签署销售合同，拟出售3台12英寸集成电路设备，分别为低能大束流重金属离子注入机、低能大束流超低温离子注入机以及高能离子注入机，订单金额超过1亿人民币。这也是凯世通继去年9月首台低能大束流设备送入国内主要芯片制造工厂后的又一大商业化进展。

随着中国半导体制造产业的不断发展，可以推断，国产的离子注入机必将获得更多的应用和推广，而国产的离子注入机也将得到更多的发展。