 반도체 공정에서 실리콘 웨이퍼에 불순물(도펀트)를 주입하여 실리콘 웨이퍼에 반도체 적인 전기적 성질을 부여하는 장비. 특히 퍼니스의 히터를 급속 가열하여, 가스 혹은 도핑된 산화물 혼합 소스를 이용하여 열확산에 의하여 웨이퍼에 이온을 주입하는 공정 및 장비 기술을 의미

 (시장측면)

▪이온주입기는 반도체 공정에 핵심 장비이나, 국산화가 매우 저조한 상황임. 이온주입기는 열확산(thermal diffusion)에 의한 이온주입기와 플라즈마를 이용한 이온 주입기가 있음. 현재 반도체 공정에서는 주로 플라즈마를 이용한 이온 주입기가 사용됨. 열확산 이온주입기는 반도체 및 디스플레이 소자에 주로 사용되고 있음. 본 보고서에서는 주로 열확산에 의한 이온 주입기에 대하여 기술하였음.

▪이온 주입기의 주요 제조사로는 Applied Materials, Axcelis Technologies 등이 시장의 90% 가까이를 과점하고 있는 영역임.

▪열확산 이온 주입기에 사용되는 가스 소재관련하여 국내에서는 원익머트리얼즈가 임플란트용 가스인 BCl3, PH3 등을 공급하고 있음. 그 외에 장비 가동에 따른 부가적 구성 부품 또한 제한적이기 때문에 국내 서플라이체인에 미치는 영향은 제한적인 측면이 있음.

▪열확산 장비 중에 가장 비중이 큰 영역은 Diffusion 장비와 RTA(Rapid Thermal Anneal) 장비임. Diffusion 장비 시장 규모는 21년 기준 약 9억달러임. 이 중 TEL사의 점유율이 51%로 과반을 차지하며, Hitachi Kokusai가 34%로 점유율 2위에 위치해 있음. RTA 장비의 시장 규모는 12억달러이며 Applied Materials가 96%로 사실상 독점적인 시장임

 (기술측면)

▪이온 주입 장비는 반도체 소자 및 디스플레이 트랜지스터 소자의 결함, 오염 등 수율에 큰 영향을 미치는 장비임. 이온 주입 장비와 RTA 장비를 활용하여 우수한 게이트 산화막 품질을 확보할 수 있음.

▪국내 기업의 기술 수준이 매우 낮고, 해외 선도기업의 국내 점유율이 높음. 핵심 소재의 경우 해외 의존도가 높음. 그러나 기술의 난이도가 크게 높지는 않아 국내 개발 시 국내의 독자적인 공급망 확보가 가능함 특히 최근 국내 기업의 개발이 활발하고 가능성 높으며, GVC (Global value chain) 선점 가능성도 높은 기술임.

▪플라즈마를 이용한 이온주입기(Ion implantation) 장비의 경우 국산화율은 거의 0%에 가까움. 향후 반도체 소자의 미세화 및 3차원화가 진행되면서 플라즈마를 이용한 이온주입기의 개발이 향후 필요한 실정이나, 기술 격차가 너무 커서 개발 성공의 가능성이 있는지는 의문임.