科普 | 半导体制造的关键工艺——离子注入

时间： 2024-10-25 来源：SMC（桑德斯微电子公众号）

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半导体常用的硅材料导电性能很差，想要半导体能够导电，需掺入杂质，以增加可移动的电子或空穴的数量。传统的掺杂方法分为扩散法和离子注入法，而后者以其高精度、高可控性及合适的工艺温度，逐渐成为主流。

离子注入的目的

离子注入本质上是为了改变纯净半导体的导电类型和导电能力。

通过向硅中注入五价元素，得到 N 型硅；向硅中注入三价元素，得到 P 型硅。

离子注入的原理

离子注入 (Ion Implantation)，是一种向半导体中精确的引入杂质的方法。首先将所需的杂质电离，然后在电场中加速形成一个集中离子束。这束离子随后打在硅片表面，这些高能粒子进入晶格并与一些硅原子碰撞而失去能量，最终在某个深度停止，使得离子穿透并嵌入到硅片中。

注入能量与深度：离子穿透的深度主要取决于注入的能量大小。通常注入能量在 1 keV 到 1 MeV 之间，穿透深度可以从 10 纳米到 10 微米不等。

掺杂剂量：离子注入剂量单位为离子数量/cm²，剂量范围通常是 10¹²/cm²（用于 MOSFET 阈值电压调整）到 10¹⁸/cm²（用于形成埋层绝缘层）。

杂质分布：离子与半导体中的电子和原子核发生多次碰撞后逐渐失去能量，最终停留在一定深度。杂质通常呈高斯分布，其中离子能量决定了峰值深度，离子剂量则决定峰值浓度。除了沿垂直方向的分布外，离子也会在横向产生扩散。

离子注入的工艺

离子源生成：离子源通常是一些气态的化合物，如 BF₃或 AsH₃，并以加热或电离将其分解成带电离子。

质量分析和离子筛选：为确保离子具有均匀的质量和电荷比，离子束需要经过质量分析仪，通过在磁场中让离子束偏转，使得特定质量电荷比的离子通过。

加速与离子束形成：通过加速管，离子束在电场作用下被加速到预定的能量。

离子束准直与扫描：为确保均匀覆盖整个晶圆表面，离子束需要经过准直和聚焦。随后，利用静电偏转板对离子束进行扫描，使其形成均匀的掺杂区域。

退火：由于高能离子的撞击，半导体晶格可能受到破坏，形成晶格缺陷。为了恢复晶格结构，通常需要进行退火处理。

离子注入机分类

高束流注入机 (High Current Implanter)：离子束电流大于10mA，离子束能量小于120kev。用于大面积和高掺杂浓度的注入。

中束流注入机 (Medium Current Implanter)：电流小于10mA，用于中等掺杂浓度和面积的注入。

高能注入机 (High Energy Implanter)：束流能量超过200kev，能够使离子束穿透更深的硅层。

桑德斯微电子（SMC）成立于 1997 年，是一家中美合资集研发、设计、制造、销售为一体的高新技术企业。我们的半导体芯片、大功率半导体器件等产品广泛应用于航空航天、通讯、工业、光伏、风能、汽车、家电、医疗等尖端领域。

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2024-05-19 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

桑德斯（SMC)提供如下肖特基二极管的技术选型，VRWM（V）范围：+10~+220；IO (A)范围：+0.001~+120；IFSM Max.(A)范围：+5~+150；IR Max.@VRWM (mA)范围：+0.0003~+40；VF Max. (V)范围：+0.34~+1.1；CT Max. (pF)范围：+7.5~+2840.....桑德斯的肖特基二极管有SMB、TO-220AB、D2PAK、DO-41、SMA、R-6、TO-220AB等Package，可广泛应用于手持电动工具，基站电源，控制器，充电桩，小厨电，美容美发工具，家用电器，工业控制等领域。

产品型号	品类	Package	VRWM（V）	IO (A)	IFSM Max.(A)	IR Max.@VRWM (mA)	VF Max. (V)	CT Max. (pF)	Part Status
10BQ015	肖特基二极管	SMB	15	1	48	0.5	0.35	390	Active

选型表 - SMC 立即选型

桑德斯（SMC)碳化硅肖特基二极管选型表

桑德斯（SMC)提供如下碳化硅肖特基二极管的技术选型，VRWM（V）范围：+650~+1700；IO (A)范围：+2~+50；IFSM(A)范围：+19~+400；IR@VWM (μA)范围：+20~+500；VF (V)范围：+1.55~+1.8....桑德斯的碳化硅肖特基二极管有DPAK、ITO-220AC、DFN8X8、PDFNWB5×6-8L、TO-220AC等多种封装形式可广泛应用于电动车辆；电动机驱动；车载充电器；蓄电池充电器；无线充电器等领域。

产品型号	品类	Package	VRWM（V）	IO (A)	IFSM Max.(A)	IR Max.@VWM (μA)	VF Max. (V)	CT Max. (pF)	Part Status
S3D03065A	碳化硅肖特基二极管	TO-220AC	650	3	27	5(0.001typical)	1.7(1.5typical)	-	Active

选型表 - SMC 立即选型

SMC包装信息

描述- 本资料详细介绍了SMC元器件的包装信息，包括产品图片、包装方法、包装尺寸、产品方向、卷盘尺寸等。资料中提供了包装版本、卷盘尺寸、每卷数量、卷盘重量、内箱数量、内箱尺寸、内箱重量、外箱数量、外箱尺寸和外箱重量等详细信息。此外，还包含了产品方向图和卷盘尺寸表，以供参考。

2022/8/24 - SMC - 包装规格/规范代理服务技术支持批量订货查看更多版本

桑德斯（SMC)桥式整流器选型表

桑德斯（SMC)提供如下桥式整流器的技术选型，VRWM（V）范围：+20~+10000；IO (A)范围：+0.8~+50；IFSM Max.(A)范围：+30~+500；IR Max.(μA)范围：+5~+100；VF Max. (V)范围：+0.55~+1.7....桑德斯的桥式整流器有MB-S、MBF、HBS、DB-M、DB-S、KBJ、GBU等多种Package，可广泛应用于电机调速，逆变器，自控电路，电子开关，变频控制，净水器，镇流器，风力发电，电源设备等领域。

产品型号	品类	Package	VRWM（V）	IO (A)	IFSM Max.(A)	IR Max.(μA)	VFM Max.(V)	Part Status
ABS10	桥式整流器	ABS	1000	0.8	30	5	1.1	Active

选型表 - SMC 立即选型

桑德斯（SMC）快恢复二极管选型指南

目录- Fast Recovery Rectifiers

型号- FR2G,R1B,RS3BAF,R1A,R1D,FR2K,FR2J,FR802G,R1G,R1J,RS3JAF,R1K,R1M,RS1G,RS12GL,FR301G,RS1D,FR204G,RS1B,FR107G,RS1A,RL104F,FR3B,RS1M,FR3A,RS1J,FR3D,RS1K,RS1M-F,FR1607G,FR1G,FR1J,FR1K,FR803G,FR301,FR302,FR303,FR151G,FR304,FR601G,FR305,FR306,FR307,FR302G,FR205G,FR2A,RS1A-F,FR2B,RL103F,FR2D,FR151,FR152,FR153,RS3AAF,FR154,FR155,FR156,FR804G,FR157,FR152G,FR602G,FR303G,FR206G,SDFR103,FR1602G,RL106F,RS12AL,FR3G,FR3J,FR3K,FR805G,FR201,FR3M,FR202,FR153G,FR203,FR603G,FR204,FR601,FR205,MR851,FR602,FR101G,FR206,MR850,FR603,FR207,FR604,FR605,FR606,RS2G,MR854,FR607,FF107M,RS12JL,FR304G,MR852,FR207G,MR858,RS2D,RS2A,MR856,RS2B,RS3MAF,FR1601G,RL105F,RS12BL,RS2M,RS1D-F,RS2K,RS2J,RS3DAF,FR806G,FR604G,FR102G,FR154G,FR103G,RS12KL,FR305G,1F1,1F2,1F3,FR1604G,1F4,1F5,1F6,1F7,RS1K-F,FR807G,FR101,RS1G-F,FR102,FR605G,FR103,FR104,FR105,FR106,FR107,FR155G,FR104G,FR306G,RL107F,RS12DL,FR1603G,FR606G,RS3KAF,FR156G,RS3GAF,FR201G,FR105G,FR202G,RS12ML,FR307G,FR1B,FR1606G,FR1A,RL102F,FR1D,RS1J-F,FR607G,FR801G,FR157G,FR203G,FR106G,R2000F,SDFR530,FR1605G,RL101F,RS1B-F

2016/3/2 - SMC - 选型指南代理服务技术支持批量订货

SS52~SS520 SMC塑料硅整流器

描述- 该资料主要介绍了一系列型号为SS52至SS520的SMC（塑封）整流器产品。这些产品采用金属硅结，具有低功耗、高效率和高浪涌能力的特点，适用于低压、高频逆变器、续流和极性保护等应用。资料中提供了产品的物理尺寸、电气参数、工作温度范围和存储温度范围等信息。

型号- SS515,SS58,SS56,SS54,SS52,SS520,SS510,SS512

Oct-23 - 鲁晶 - 数据手册 - Rev. 1.2 代理服务技术支持批量订货

固锝快恢复/高效整流/超快恢复二极管选型表

提供固锝快速整流/高效整流/快恢复二极管等产品，多工作电压段供选择：50V-1000V，覆盖主流封装SMA/SMB/SMC/DO-277等，(VRRM)：50V~ 1000V，(Io):1A~30A， (IFSM):30A~300A (IR):5μA~50μA，(VF)：0.95V~2.6V，(trr)(nS)：25ns~75ns，trr低至25ns

产品型号	品类	Package	VRRM(V)	Io(A)	IFSM(A)	VF(V)	IR(uA)	trr(nS)
1F1	快恢复二极管	R-1	50	1	30	1.3	5	150

选型表 - 固锝立即选型

桑德斯（SMC) 瞬态电压抑制器选型表

桑德斯（SMC)提供如下瞬态电压抑制器的技术选型，Pd (10/100μs)(W)范围：+400~+30000；VRWM（V）范围：+5~+468；VBR Min.@ IT(V)范围：+6.4~+522.5；VBR Max.@ IT(V)范围：+7~+557.5；VC Max.@IPP (V)范围：+9.2~+828；IPP @10/1000us (A)范围：+0.6~+606；IT (mA)范围：+1~+50；IR Max. @VRWM (μA)范围：+0.2~+10000.....桑德斯的瞬态电压抑制器有DO-201AD、SMC、DO-15、DO-218AB、SMB等多种封装形式可广泛应用于消费类电子产品，IT通讯产品，安防监控，智能TV ，物联网等领域。

产品型号	品类	Package	Pd (10/100μs)(W)	VRWM（V）	VBR Min.@ IT(V)	VBR Max.@ IT(V)	VC Max.@IPP (V)	IPP @10/1000us (A)	IT (mA)	IR Max. @VRWM (μA)	Part Status
1.5KE100A	瞬态电压抑制器	DO-201AD	1500	85.5	95	105	137	11.1	1	5	Active

选型表 - SMC 立即选型

桑德斯（SMC）平面型TVS芯片选型指南

目录- TVS Die-Planar

型号- SZ24300R,SZ05300R,SZ05500R,SZ15300R,SZ15500R,SZ12500R,SZ24500R,SZ12300R

2016/3/3 - SMC - 选型指南代理服务技术支持批量订货

桑德斯（SMC）稳压管选型指南

目录- Zener Diodes

型号- 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

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SMC RoHS声明函

08-31-2023 - SMC - 测试报告代理服务技术支持批量订货

桑德斯（SMC）桥式整流器选型指南

目录- Bridge Rectifiers

型号- GBU1006,UG4KB10,UG4KB100,GBU1004,GBU1002,MB10S,GBU1001,KBP2005G,MB6F,MB10F,DF156,DF157,DF154,DF155,MB6S,DF152,DF151S,DF153,DF151,GBPC3510,DF07,DF06,FTB2F-15,DF05,DF04,DF03,DB107S,DF02,GBU4005,DF01,SM2S,RMB6S,GBU408G,DB151S,UG4KB20,FTB4F-15,DF150S,ABS8,KBP204G,ABS6,DF158S,SM1S,ABS4,ABS2,MB8F,ABS10,DF1510S,GBJ25005,FTB6F-15F,MB8S,GBJ2510,DB105S,FTB6F-15,DB157S,SM4S,MB05S,GBU1010,GBU406G,UG4KB40,GBU410G,GBJ2502,GBJ2504,GBPC35005,GBJ2501,MB05F,DB106S,DF156S,KBP206G,FTB8F-15,GBJ2506,KBP210G,GBJ2508,GBU1008,GBU4005G,DB154S,GBPC2508,FTB4F-15F,FTB10F-15,GBPC2501,GBPC2502,MB2F,GBPC2506,GBPC2504,SM6S,MB2S,FTB1F-15,DB103S,DB155S,FTB10F-15F,GBU404G,MB1F,GBPC2510,UG4KB60,RMB2S,KBP208G,MB1S,DB156S,DB104S,DF154S,FTB1F-15F,GBU10005,DB152S,MB4F,GBU410,GBU401G,SM10S,GBU406,GBU408,SM8S,MB4S,DB101S,KBP201G,DB153S,RMB4S,SM05S,GBPC3508,FTB8F-15F,UG4KB05,GBPC3502,UG4KB80,GBU401,FTB2F-15F,GBPC3501,GBU402G,GBPC25005,GBPC3506,GBU402,GBPC3504,GBU404,DB102S,DF152S,KBP202G

2016/3/2 - SMC - 选型指南代理服务技术支持批量订货

桑德斯（SMC）肖特基芯片选型指南

目录- Schottky chip

型号- SD110SB60A/B,SD200SC200A/B/C,SD035SE30A/B,SD121SC150A/B/C,SD072SD15A/B,SD055SB45A/B,SD070SD15A/B,SD035SD15A/B,SD200SD15A/B/C,SD070SC100A/B,SD098SB45A/B,SD200SA45A/B/C,SD055SC100A/B,SD091SA80A/B,SD200SE45A/B/C,SD071SC150A/B,SD070SE30A/B,SD072SE30A/B,SD090SC150A/B/C,SD090SC100A/B/C,SD110SN100A,SD170SA80A,SD070SN150A,SD170SC100A/B,SD055SA60A/B,SD090SA30A/BC,SD071SN150A/B,SD055SN100A/B,SD200SA60A/B/C,SD040SD15A/B,SD125SD15A/B/C,SD170SN100A,SD060SA60A/B,SD067SA45A/B,SD275SC150A/B/C,SD088SD15A/B/C,SD175SC150A/B/C,SD088SB60A/B,SD121SA45A/B,SD067SB60A/B,SD275SE30A/B/C,SD121SC100A/B/C,SD275SA30A/B/C,SD067SE30A/B,SD071SN100A,SD088SA80A/B,SD121SE30A/B,SD060SC200A/B,SD170SE45A/B,SD035SA45A/B,SD067SN150A,SD125SA60A/B/C,SD098SC100A/B,SD072SC200A/B,SD175SC100A/B/C,SD098SA60A/B,SD055SA30A/B,SD110SA45A/B,SD175SN100A,SD085SD15A/B/C,SD045SC150A/B,SD275SC100A/B/C,SD040SA30A/B,SD170SA60A/B,SD090SE30A/B/C,SD040SC100A/B,SD070SB45A/B,SD067SA30A/B,SD072SB45A/B,SD175SB45A/B/C,SD090SA45A/B/C,SD110SD15A/B,SD070SA80A/B,SD067SC150A/B,SD110SC150A/B/C,SD121SA30A/B,SD175SE45A/B/C,SD121SN100A,SD275SB60A/B/C,SD070SA45A/B,SD175SE30A/B/C,SD125SB60A/B/C,SD045SA45A/B,SD070SA30A/B,SD060SN100A,SD060SE45A/B,SD035SE45A/B,SD071SA60A/B,SD088SA60A/B,SD088SN100 A/B,SD040SB45A/B,SD085SA30A/BC,SD090SB60A/B/C,SD275SA45A/B/C,SD045SD15A/B,SD071SC100A/B,SD110SA30A/B,SD125SE45A/B/C,SD067SB45A/B,SD071SE45A/B,SD072SA30A/B,SD040SE30A/B,SD175SA60A/B/C,SD125SE30A/B/C,SD110SC200A/B,SD071SC200A/B,SD125SC100A/B/C,SD121SD15A/B,SD055SC150A/B,SD040SC150A/B,SD121SB45A/B,SD090SD15A/B/C,SD085SA60A/B,SD040SA45A/B,SD067SC100A/B,SD060SB60A/B,SD071SB60A/B,SD090SN100A,SD050SC100A//B,SD035SB60A/B,SD067SD15A/B,SD045SB45A/B,SD170SC150A/B/C,SD275SD15A/B/C,SD071SD15A/B,SD098SA45A/B,SD055SC200A/B,SD200SC100A/B/C,SD070SC200A/B,SD110SB45A/B,SD200SE30A/B/C,SD200SB45A/B/C,SD098SB60A/B,SD071SE30A/B,SD200SA30A/B/C,SD110SC100A/B,SD125SN100A,SD098SE30A/B/C,SD121SA60A/B,SD175SC200A/B/C,SD040SE45A/B,SD110SA60A/B,SD170SA30A/B,SD067SN100A,SD275SC200A/B/C,SD045SA30A/B,SD055SE45A/B,SD060SE30A/B,SD072SE45A/B,SD085SB60A/B,SD125SB45A/B/C,SD200SC150A/B/C,SD045SE30A/B,SD110SE30A/B/C,SD121SC200A/B/C,SD175SB60A/B/C,SD035SA60A/B,SD098SE45A/B,SD088SB45A/B,SD035SC200A/B,SD070SC150A/B,SD067SC200A/B,SD040SB60A/B,SD170SB45A/B,SD060SA45A/B,SD045SC100A//B,SD170SD15A/B,SD070SN100A,SD088SA30A/BC,SD072SN150A,SD170SC200A/B,SD055SB60A/B,SD072SA60A/B,SD071SA45A/B,SD050SD15A/B,SD055SD15A/B,SD072SC100A/B,SD067SE45A/B,SD055SE30A/B,SD175SD15A/B/C,SD040SA60A/B,SD071SB45A/B,SD090SB45A/B/C,SD170SE30A/B/C,SD040SC200A/B,SD072SB60A/B,SD091SN150A,SD175SA45A/B/C,SD071SA80A/B,SD125SC150A/B/C,SD121SE45A/B,SD170SA45A/B,SD275SA60A/B/C,SD035SC100A/B,SD175SA30A/B/C,SD072SN100A/B,SD090SE45A/B/C,SD070SB60A/B,SD085SA45A/B,SD170SB60A/B,SD060SD15A/B,SD085SE45A/B/C,SD072SA45A/B,SD035SB45A/B,SD045SB60A/B,SD072SC150A/B,SD091SC150A/B/C,SD275SB45A/B/C,SD085SB45A/B,SD125SA45A/B/C,SD275SE45A/B/C,SD070SE45A/B,SD060SB45A/B,SD088SE45A/B/C,SD085SE30A/B/C,SD98SD15A/B,SD071SA30A/B,SD110SE45A/B,SD088SE30A/B/C,SD125SA80A/B,SD060SC100A/B,SD125SC200A/B/C,SD125SA30A/B/C,SD098SA30A/B,SD121SB60A/B,SD045SC200A/B,SD067SA60A/B,SD035SC150A/B,SD045SN100A,SD090SC200A/B/C,SD055SA45A/B,SD060SA30A/B,SD045SA60A/B,SD200SB60A/B/C,SD060SC150A/B,SD091SC200A/B,SD045SE45A/B,SD035SA30A/B,SD088SA45A/B,SD070SA60A/B,SD090SA60A/B/C

2016/3/3 - SMC - 选型指南代理服务技术支持批量订货

Comchip(典琦)Rectifier选型表

如下表格可为客户提供Comchip(典琦)SMD肖特基桥整流器,低VF SMD肖特基桥整流器,SMD效率快速恢复整流器选型，产品具有ABS、MBS，SMC，TO-277B等多种封装形式，覆盖VRRM(V)范围：+0.857~+200；VF(V)范围：+0.1~+600；IR(uA)范围：+5~+1000;IO(A)范围：+1~+5；Trr(ns)范围：+20~+25；IFSM(A)范围：+20+150，满足AECQ认证标准，该产品适用于汽车，家电，通讯，仪表仪器，工控，物联网等领域。