離子注入設(shè)備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

離子注入設(shè)備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析一、離子注入設(shè)備概述離子注入是現(xiàn)代集成電路制造中的一種非常重要的摻雜技術(shù)，它以離子加速的方式將摻雜元素注入到半導(dǎo)體晶片內(nèi)部，改變其導(dǎo)電特性并最終形成所需的器件結(jié)構(gòu)。離子注入技術(shù)是一種純凈的表面處理技術(shù)，它無需在高溫環(huán)境下進(jìn)行，故不會改變加工工件的外形和表面光潔度。根據(jù)離子束電流和束流能量范圍，一般可以把離子注入機(jī)分為低能大束流離子注入機(jī)、高能離子注入機(jī)和中低束離子注入機(jī)。這些離子注入機(jī)的運行原理基本萊斯，但是注入計量范圍和具體在工藝中的主要應(yīng)用各有不同。離子注入機(jī)也是集成電路制造前工序中的關(guān)鍵設(shè)備，半導(dǎo)體為改變載流子濃度和導(dǎo)電類型需要對半導(dǎo)體表面附近區(qū)域進(jìn)行摻雜，而離子注入與常規(guī)熱摻雜工藝相比可對注入劑量、注入角度、注入深度、橫向擴(kuò)散等方面進(jìn)行精確的控制，使得離子注入在半導(dǎo)體制造中被廣泛應(yīng)用。二、離子注入設(shè)備現(xiàn)狀離子注入是摻雜工藝的主要手段（另一種方法是熱擴(kuò)散）。按照離子能力高低可分為低能、中能、高能和兆伏離子注入機(jī)，按照束流大小可分為小、中、大束流離子注入機(jī)。實際應(yīng)用中超過60%為低能大束流離子注入機(jī)，其余為中束流和高能離子注入機(jī)。目前，全球離子注入機(jī)根據(jù)其下游應(yīng)用不同，可以分為IC離子注入機(jī)和光伏離子注入機(jī)，IC離子注入機(jī)方面，呈現(xiàn)寡頭壟斷的局面，美國的應(yīng)用材料幾乎壟斷了市場，占據(jù)了70%左右的市場份額，其次為Axcelis(亞克士)，占據(jù)了近20%的市場份額。從市場規(guī)模來看，2013-2019年，全球半導(dǎo)體離子注入設(shè)備行業(yè)市場呈現(xiàn)增長的態(tài)勢，除2016年略有下降外，其他年份離子注入機(jī)市場規(guī)模均呈現(xiàn)增長態(tài)勢。到2019年，全球離子注入機(jī)市場規(guī)模達(dá)到18億美元，較2018年增長17.65%。全球離子注入機(jī)的領(lǐng)先企業(yè)主要分布在中國、美國和日本，其中，中國大陸擁有凱世通和中科信兩家離子注入機(jī)行業(yè)的龍頭企業(yè)，凱世通在光伏離子注入機(jī)方面遙遙領(lǐng)先。而美國則擁有近乎壟斷IC離子注入機(jī)市場的應(yīng)用材料，以及漢辰科技、Axcelis、intevac等企業(yè)。日本也擁有日新、日本真空、住友重工等離子注入機(jī)知名廠商。三、離子注入設(shè)備行業(yè)相關(guān)政策從政策環(huán)境上來看，我國對于離子注入機(jī)行業(yè)較為重視。其主要表現(xiàn)在將離子注入機(jī)在多項政策中列為推薦發(fā)展的關(guān)鍵設(shè)備。如《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推薦綱要》中明確提出，要離子注入機(jī)作為關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行研發(fā)?！妒着_(套)重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄》(2019年版)也將中束流、大束流、高能離子注入機(jī)等離子注入機(jī)列入了名錄。四、離子注入設(shè)備常見故障及處理1、部件老化國內(nèi)注入機(jī)大多是引進(jìn)國外生產(chǎn)線的二手設(shè)備，所以部件老化是經(jīng)常遇到的故障問題。在注入機(jī)系統(tǒng)的維修中，要仔細(xì)分析判斷，對其真空部件、高低電位控制光纖和一些經(jīng)常動作的運動部件等，要進(jìn)行定期檢查維護(hù)，及時更換老化部件，緊固松動的螺釘?shù)取?、真空問題注入機(jī)設(shè)備系統(tǒng)真空的好壞，是影響注入質(zhì)量的重要因素。對注入系統(tǒng)真空的維護(hù)，通常有以下幾項措施：（1）定期維護(hù)保養(yǎng)，要經(jīng)常定期更換各腔體連接處的密封圈。例如，注入靶室的真空密封圈，經(jīng)常由于碎片或雜物劃傷而導(dǎo)致漏氣，要及時更換。（2）定期維護(hù)保養(yǎng)真空泵組。經(jīng)常檢查機(jī)械泵的油面是否合適；觀察冷泵壓縮機(jī)壓力是否偏低，及時更換吸附桶，冷泵正常溫度是否維持在13K以下；定期維護(hù)保養(yǎng)分子泵，保證本體真空度。3、電源問題注入機(jī)的電源主要有高壓電源、吸極電源、燈絲電源、磁分析電源和掃描電源等。進(jìn)行電源的檢修時要注意電源的負(fù)載是否正常，先分析定位發(fā)生故障的電源模塊，然后再逐步排查導(dǎo)致故障的原因，在搞懂各單元電路的工作原理后，再進(jìn)行直流和穩(wěn)壓、穩(wěn)流過程分析。4、系統(tǒng)污染導(dǎo)致注入系統(tǒng)污染的原因，主要有以下幾種：（1）離子源污染。措施：檢查離子源真空系統(tǒng)是否漏氣；檢查所用原材料純度是否滿足要求。（2）質(zhì)量分析中離子束被污染。措施：檢查系統(tǒng)真空是否漏氣；檢查質(zhì)量分析器的窄峰是否合適；檢查離子能量過