由于眾所周知的原因，近期國外尤其是美國對中國的科技“卡脖子”打擊，這也掀起了我國自主研發(fā)突破國外封鎖的一波熱潮，近期也是捷報頻頻。在芯片方面，離子注入機是芯片制造中的關鍵裝備，中國電子科技集團有限公司近日公布，該集團旗下電科裝備已成功實現(xiàn)離子注入機全譜系產(chǎn)品國產(chǎn)化，可為全球芯片制造企業(yè)提供離子注入機一站式解決方案。

在晶圓制造中，總共有七大關鍵環(huán)節(jié)，分別是擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、拋光、金屬化。這其中金屬化，也就是把集成電路里的各個元件用金屬導體連接起來，用到的設備也是薄膜生長設備，所以這兩個環(huán)節(jié)所用到的設備是類似的。另外，幾乎每個環(huán)節(jié)都需要用到清洗機，因為生產(chǎn)工藝越來越復雜，幾乎每一兩步就要對硅片進行清洗一次。所以，晶圓制造需要七大類的生產(chǎn)設備，包括：擴散爐、光刻機、刻蝕機、離子注入機、薄膜沉積設備、化學機械拋光機、清洗機。其中，離子注入機是芯片制造中的關鍵裝備。

用離子注入機向硅片注入硼離子，可以形成很多空穴，它們都是正電子。正電子帶正電荷，質(zhì)量與電子相等，是電子的反粒子。帶有空穴的半導體，稱為空穴型半導體，也叫P型半導體。它們以帶正電的空穴導電為主，讓三價元素（如硼）取代晶格中硅原子的位置。由于P型半導體中正電荷量與負電荷量相等，P型半導體呈電中性。另一類半導體叫N型半導體。在這類半導體中，參與導電的主要是帶負電的電子，這些電子來自半導體中的磷、砷等五價元素。磷、砷都比硅元素多一個電子，所以能為硅片帶來多余的電子。因此，要制造N型半導體，就得用離子注入機將磷、砷等五價元素以帶電離子形態(tài)注入硅片。P型半導體與N型半導體結合，可以形成P-N結。通電后，正電荷與負電荷產(chǎn)生勢能差，就會形成電流，像地勢差會形成水流一樣。

根據(jù)SEMI（美國半導體行業(yè)協(xié)會）的數(shù)據(jù)顯示，離子注入設備在晶圓加工設備比重為5%左右，對應的全球市場規(guī)模25億美元左右，不過在該領域，國外廠商占據(jù)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 這兩家公司占據(jù)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(yè)，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(yè)集團旗下的凱世通公司。

離子注入機行業(yè)存在較高競爭壁壘，行業(yè)集中度較高，整體而言整個市場主要由美國廠商壟斷，美國應用材料公司和美國Axcelis公司合計占據(jù)全球70%以上的市場。分領域來看，半導體制造領域應用材料、Axcelis和漢辰科技AIBT地位領先，太陽能電池生產(chǎn)領域主要為萬業(yè)企業(yè)旗下凱世通、美國Inte-vac和日本真空技術三家，其中萬業(yè)企業(yè)旗下凱世通競爭地位領先，AMOLED面板制造領域被日本日新壟斷。

早在2020年6月30日的時候，中國電子科技集團宣布，由該集團旗下電科裝備自主研制的高能離子注入機，成功實現(xiàn)百萬電子伏特高能離子加速，性能達到國際先進水平。

如今，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全譜系產(chǎn)品國產(chǎn)化消息傳來，工藝段覆蓋至28nm，為我國芯片制造產(chǎn)業(yè)鏈補上重要一環(huán)，也為全球芯片制造企業(yè)在離子注入機領域提供了更多選擇。

但是，我們距世界頭部企業(yè)仍有一定的距離，離子注入機研發(fā)進度仍待加快。此次中國電科攻克離子注入機全譜系產(chǎn)品國產(chǎn)化，將為我國芯片制造產(chǎn)業(yè)鏈補上重要一環(huán)，為全球芯片制造企業(yè)提供離子注入機一站式解決方案。