月30日消息，據新華(hua)社報道，中國電(dian)子科技集(ji)團(tuan)宣布，由該集(ji)團(tuan)旗下電(dian)科裝備自(zi)主研制的高(gao)能離子注入機，成功(gong)實(shi)現百萬電(dian)子伏特高(gao)能離子加(jia)速，性能達到(dao)國際先進水平。
在(zai)晶圓(yuan)制造(zao)中，總共(gong)有七(qi)大關鍵環節(jie)，分別(bie)是擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜(mo)生長、拋光、金屬化。
這其中金(jin)屬(shu)化，也(ye)就是(shi)把集成電路里的(de)各(ge)個元件用金(jin)屬(shu)導(dao)體連接起來(lai)，用到的(de)設備也(ye)是(shi)薄膜生長(chang)設備，所以這兩個環節所用到的(de)設備是(shi)類似的(de)。另外(wai)，幾乎每(mei)個環節都需要(yao)用到清(qing)洗機，因為生產工藝越來(lai)越復(fu)雜，幾乎每(mei)一兩步就要(yao)對(dui)硅片(pian)進行清(qing)洗一次。
所(suo)以，晶(jing)圓制(zhi)造需要七大類的生產設(she)備，包括：擴散(san)爐、光刻(ke)機(ji)(ji)(ji)、刻(ke)蝕機(ji)(ji)(ji)、離子注入機(ji)(ji)(ji)、薄(bo)膜(mo)沉積設(she)備、化學機(ji)(ji)(ji)械拋光機(ji)(ji)(ji)、清(qing)洗機(ji)(ji)(ji)。
其中，離子(zi)注入(ru)機(ji)是芯(xin)片制造中的關鍵裝備。
半導體(ti)材料的(de)特性之一就是導電(dian)性和導電(dian)類(lei)型，這個能夠通(tong)過在材料中摻(chan)入專(zhuan)門的(de)雜質(zhi)而被產生和控制，通(tong)過引入專(zhuan)門的(de)摻(chan)雜物，形(xing)成(cheng)使晶體(ti)管和二極(ji)管工作的(de) PN 結。
這里主要有兩(liang)種方式：采用(yong)離子注入或熱擴散工藝，在晶圓表(biao)面形成PN結。
熱(re)擴(kuo)(kuo)散是(shi)指通過加(jia)熱(re)，將(jiang)摻雜材料散布到晶圓體內，而現(xian)在離子(zi)注入已經逐漸(jian)取代(dai)了較老的(de)熱(re)擴(kuo)(kuo)散工藝，并(bing)且在當今的(de)小型和(he)多種(zhong)結構器件方面起作用。
與熱擴散(san)不(bu)同，離子(zi)注(zhu)入是(shi)物理過程，也就是(shi)說注(zhu)入動(dong)作不(bu)依賴于(yu)雜質(zhi)與晶圓材料的(de)化學反應(ying)，意味著工(gong)藝在(zai)接近室溫(wen)下可以進行，寬范圍濃度的(de)摻(chan)雜成為(wei)可能，并可以對晶圓內摻(chan)雜的(de)位(wei)置和數(shu)量進行更(geng)好的(de)控制，因此廣泛應(ying)用于(yu)先(xian)進電路的(de)摻(chan)雜步(bu)驟(zou)。而離子(zi)注(zhu)入機就是(shi)實(shi)現(xian)這一步(bu)驟(zou)的(de)關鍵設備(bei)。
離(li)子(zi)注入機由(you)離(li)子(zi)源(yuan)、離(li)子(zi)引(yin)入和(he)質量分(fen)析器、加速管、掃描系(xi)統(tong)和(he)工(gong)藝腔組成，可(ke)以根據實際(ji)需要(yao)(yao)省去次要(yao)(yao)部位(wei)。離(li)子(zi)源(yuan)是(shi)離(li)子(zi)注入機的主要(yao)(yao)部位(wei)，作用(yong)是(shi)把需要(yao)(yao)注入的元素氣態(tai)粒子(zi)電離(li)成離(li)子(zi)，決(jue)定要(yao)(yao)注入離(li)子(zi)的種類和(he)束(shu)流強度(du)。
離(li)(li)子(zi)源直流放電(dian)(dian)或(huo)高(gao)頻放電(dian)(dian)產(chan)生(sheng)的(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)作(zuo)為轟擊(ji)粒子(zi)，當(dang)外來電(dian)(dian)子(zi)的(de)(de)能量高(gao)于原子(zi)的(de)(de)電(dian)(dian)離(li)(li)電(dian)(dian)位時，通過(guo)碰撞(zhuang)使元素發生(sheng)電(dian)(dian)離(li)(li)。碰撞(zhuang)后除(chu)了原始(shi)電(dian)(dian)子(zi)外，還出(chu)(chu)現正電(dian)(dian)子(zi)和二(er)次電(dian)(dian)子(zi)。正離(li)(li)子(zi)進入(ru)(ru)質量分析器選(xuan)出(chu)(chu)需要的(de)(de)離(li)(li)子(zi)，再經過(guo)加速器獲得較高(gao)能量，由四(si)級透鏡聚焦后進入(ru)(ru)靶室，進行離(li)(li)子(zi)注入(ru)(ru)。
而根(gen)據能量范(fan)圍(wei)和注(zhu)(zhu)(zhu)入劑量范(fan)圍(wei)的不同(tong)，常用的生產型離子注(zhu)(zhu)(zhu)入機(ji)主(zhu)要分為三種類(lei)型：低(di)能大束流注(zhu)(zhu)(zhu)入機(ji)、中束流注(zhu)(zhu)(zhu)入機(ji)和高能注(zhu)(zhu)(zhu)入機(ji)。
其中，高(gao)能(neng)離(li)子注入(ru)機(ji)的(de)能(neng)量范(fan)圍需要高(gao)達幾MeV，是離(li)子注入(ru)機(ji)中技術難(nan)度最大(da)的(de)機(ji)型。
一直以來(lai)，離子注入(ru)(ru)(ru)機的國(guo)產化率非常低，大部分的離子注入(ru)(ru)(ru)機市場(chang)被(bei) Applied Materials、Axcelis、SEN、AIBT 等國(guo)際品牌壟斷。特別是在高能離子注入(ru)(ru)(ru)機市場(chang)，國(guo)內之前一直是空(kong)白。
此(ci)次(ci)，電(dian)科裝備在高能離子注(zhu)入機上的(de)突(tu)破(po)，可謂(wei)是打破(po)了國外(wai)廠商的(de)壟斷，填補了國內的(de)空(kong)白。
而在此之前，電科裝備(bei)在離子注入(ru)機(ji)領域(yu)已連續(xu)突破中束流、大束流、特種應(ying)用及第三代(dai)半導體等離子注入(ru)機(ji)產品研發(fa)及產業化難(nan)題，產品廣泛服務于全(quan)球知名芯片(pian)制造企(qi)業。
電科裝備(bei)離子(zi)注入機總監張叢(cong)表示，電科裝備(bei)將(jiang)在年(nian)底(di)前推(tui)出首臺高能離子(zi)注入機，實現我國芯片(pian)(pian)制造(zao)(zao)領域全系(xi)列離子(zi)注入機自(zi)主創新發展，并為全球芯片(pian)(pian)制造(zao)(zao)企業提(ti)供離子(zi)注入機成(cheng)套解決方案。
關于電科裝備
中(zhong)(zhong)電(dian)(dian)科電(dian)(dian)子(zi)裝備(bei)集(ji)團有限公(gong)司是中(zhong)(zhong)國(guo)電(dian)(dian)子(zi)科技集(ji)團公(gong)司的全資(zi)子(zi)公(gong)司，成立于2013年，由中(zhong)(zhong)國(guo)電(dian)(dian)科二所(suo)、四(si)十五所(suo)和四(si)十八所(suo)及(ji)其11家控股公(gong)司整(zheng)合而(er)成，地跨北京、太原(yuan)、長沙、上海等六省市八園區。主要從事半導體裝備(bei)及(ji)光伏裝備(bei)的研發。主要產(chan)品包(bao)括(kuo)：離子(zi)注(zhu)入機、CMP拋光機、MOCVD、多線切(qie)割機、光伏電(dian)(dian)站等。
需要(yao)指出的(de)是(shi)，電(dian)科裝備(bei)目前是(shi)國(guo)內唯一(yi)一(yi)家集研(yan)發、制造、服務(wu)于一(yi)體的(de)離子(zi)注(zhu)入(ru)機供應商。特(te)別(bie)是(shi)在(zai)承(cheng)擔了國(guo)家02專項(xiang)(xiang)后(hou)，電(dian)科裝備(bei)在(zai)離子(zi)注(zhu)入(ru)機研(yan)發方面(mian)，一(yi)年邁上(shang)一(yi)個新臺階。實際(ji)上(shang)如果沒(mei)有(you)國(guo)家02專項(xiang)(xiang)的(de)支持(chi)，我國(guo)離子(zi)注(zhu)入(ru)機到現在(zai)還(huan)是(shi)一(yi)片(pian)空白。
2014年，電科裝備(bei)的(de)12英寸中束流離子注入機就以優(you)秀(xiu)等級通過國家02專(zhuan)項實施管理(li)辦公室組織(zhi)的(de)驗收。
2015年，在中芯(xin)國(guo)際先后完成了55nm、45nm和(he)40nm小批量(liang)產(chan)品(pin)工藝驗證(zheng)，這一年國(guo)產(chan)首(shou)臺中束流(liu)離(li)子注入機率先實現了量(liang)產(chan)晶圓過百(bai)萬片。
到2017年(nian)11月，電科裝備的中束流離子(zi)注入機已(yi)經在(zai)中芯國際實現了穩定(ding)流片200萬(wan)片，請注意這個數字在(zai)2015年(nian)還是(shi)剛剛突(tu)破百(bai)萬(wan)片。
這(zhe)個200萬片(pian)意味著什么呢？2017年(nian)第三季度，中(zhong)芯國際的實際產能為44.8萬片(pian)。
從2015年(nian)的(de)百萬(wan)片，到(dao)2017年(nian)的(de)200萬(wan)片，兩年(nian)時(shi)間國(guo)產(chan)離子注入機完成(cheng)了100萬(wan)片的(de)生產(chan)量(liang)，而按(an)照中芯(xin)國(guo)際(ji)2017年(nian)第三季度(du)的(de)實際(ji)產(chan)能計算，年(nian)產(chan)能為180萬(wan)片左右。
因(yin)此我們(men)可(ke)以合理估計，在七大類設備(bei)中的離子注入機這塊，當(dang)時(shi)中芯(xin)國(guo)際產線(xian)25%-30%左右已經基本實現了國(guo)產化。
需要注意的是(shi)，中束流離子注入(ru)機只(zhi)是(shi)適用于55nm、45nm和40nm，要進(jin)一步(bu)適應更(geng)先進(jin)制(zhi)程，還需要大束流離子注入(ru)機。
2016年(nian)，電科裝備推出滿足高端(duan)工藝的新(xin)機型(xing)45—22nm低能大束流離(li)子注入機，前面提到(dao)中(zhong)束流、低能大束流系列產品已經批量應用于(yu)IC大線。隨(sui)后，2017年(nian)，該離(li)子注入機也在(zai)中(zhong)芯國(guo)際產線進(jin)行驗證通過。
2017年，電科裝(zhuang)備的離(li)子注入機批量制造條件廠房及(ji)(ji)工藝實驗室投(tou)入使(shi)用(yong)，具備符合SEMI標準的產業化平臺(tai)，年產能達50臺(tai)，并應(ying)用(yong)信息化管理系統實現離(li)子注入機批量制造全程質量控制及(ji)(ji)追溯。
▲中(zhong)電科的大束流28nm離子(zi)注入機在中(zhong)芯國際(ji)12英寸(cun)生產線(xian)現場(chang)。
電(dian)科(ke)(ke)裝備董事長、黨委書記劉濟東當時就強調，電(dian)科(ke)(ke)裝備自主研(yan)發的(de)離子注(zhu)入(ru)(ru)機(ji)打(da)破(po)了高端市場(chang)被(bei)美日壟斷的(de)局面(mian)，打(da)造了離子注(zhu)入(ru)(ru)機(ji)國產品牌。
此外，電(dian)科(ke)裝備還是國產(chan)CMP 拋光設(she)備的主(zhu)要供應(ying)商之一。2017年(nian)8月，電(dian)科(ke)裝備就(jiu)成功(gong)研發出(chu)了國內首臺擁(yong)有完全自(zi)主(zhu)知識(shi)產(chan)權的200mm化學機(ji)械拋光商用機(ji)。并(bing)于2017年(nian)11月21日成功(gong)在中芯國際天津(jin)廠(chang)8英寸(cun)大生產(chan)線裝機(ji)驗證(zheng)。2018年(nian)底，電(dian)科(ke)裝備的12英寸(cun)CMP設(she)備也成功(gong)研發完成。
除了(le)集(ji)成(cheng)(cheng)電(dian)路晶圓(yuan)制造兩大關鍵設(she)備以外，電(dian)科裝備還是國內(nei)主力的集(ji)成(cheng)(cheng)電(dian)路封裝設(she)備制造商，其封裝設(she)備累計銷售(shou)2000余臺套，已經批量應用(yong)于長電(dian)科技、通富微電(dian)、蘇州晶方等國內(nei)知(zhi)名封測企業——在高端封裝設(she)備領域，電(dian)科裝備已經形成(cheng)(cheng)局部成(cheng)(cheng)套的供應能力。
在02專項(xiang)支持下，電(dian)科裝備完成了封(feng)裝產(chan)線必(bi)須(xu)的300mm超(chao)薄晶圓(yuan)減(jian)薄拋光一(yi)體機研(yan)發與產(chan)業化。同時研(yan)發了倒裝芯(xin)片鍵合(he)機、全自動精密劃片機用(yong)于封(feng)裝產(chan)線，技術水平(ping)在國(guo)內處于領先(xian)地位。