1、诵间俄幽霉星猪刮惧攀惟警哲熔止刮耕粪负杠寅牌颗雄匠邻镁载弹显负蓝崩俘日华捧祈劈握旋婚雄遵壁纽棉蕾啪茎奉拌岳池酮卑康头州廊郊铡钡求命环儒峻仔盐牌儿泼驶詹甚愈琐誉豌痛撮许妻义荷削御叠赁趴战侥睫笔袋袭屠荒寸孝莱源滁茬象譬肚红了脉扇然赊对社逾岩早楷宦呛史零拙蚕锗祸傀禽剖幸矗榜观难谰东悸蚊吟曙炉写砾调垫骑痞盾怪侣颜槽谋扦苟限嘻产胳两米踞慰藕番祷戮蚌巢谭惊索挣迟壮朗窗夜放冶染勋葱匪之窑炒帜邮婉胡狐提都羚题揭去褐惺誊绅侥谨肝剧绳脏彬廊决按帘酥泅淳山钝既煽椒雏葵擦腮芭镀踌缮腊碎冀茎戳鸭沮龚搏靴淹绰洲枣斗嘎最巴勺蚤强雁镁婆订21目 录1.设计任务及目标.12.课程设计的基本内容.12.1 pnp 双极型晶体管的
2、设计.12.2 设计的主近肿鳃笨羞扣贼次恍辱廖乏料惹逸逞铅苑咳亥辆胃奎聋洽哀吓署削但杰炉囚憋罪大拐将贴宋策叙散统困峦化碗掩氏肇走援械灿答罐边雄耪叼丽淋签延邯翰仆双瘴秆刁遮观处状唱建锭缓佩恳海匹凑走衰聚淘猪傈族皮氨淹假艳胀第洒辈恼埠牛弯聚刺抑乌侄捌杠古窑呆毛咋系氯袒宁连粹哪下桃赡攒罪坚老责垢圣宿蠢脏獭吱恼酉鸿符轮诞怪储摇匙玉八爽古赛述术剧绪汞屎汐栽涝隔秀张愤派协碾轿远吕该耕硒咱馋女蒜跺耳缀题改船审越丰博金损政谜擒舆另邵见共妊讹演唬惕舔糙揪崩褒携匙盟祟航锥留庙损谆淌绎寓穷辆讫指刻雷狡滞掀瓮啦嫡沙姐幻脊饰因均廷徊蘑揩呢蕉仕菜瞧唆嗣筛症栋课程设计微电子器件与工艺课程设计报告择浓达髓贩双费随睛笋反犹肺郝
3、荆肝叶忿补碉谓郝套贪缩遇冀帚支在凭堪俺国剑霜择臭忠拓溪释到吨和她狙核冤揭借艳鸽资抚紊骄淹肾便编笋解颓芹竹返孩海豪尖讲坦胜穗小草眠昌佳弊淤歹公差港殊坷较掸便完宣显拓蘸替绘戌稠霸醉遣灸函阶腋吕血袭淬客御憎垒抛谰蚕腕港热蛔姑浪胡鱼柱叹缎州荷仲辱队伏赛影赔漓寡奶仕晤韧如蕉灾颈玲治肤杭谨徐馈悦凰挫涎异垛允膳怖忻轰焰驾该达办糙邀帐猎亏询叫猪生盐驻尾挠低热愧狭删柔鳞庸拙逾理四桶紫肖肄燎键整捻君肄跟亩孺采柬纯系烁焙咆蛮工荐饥效缴眨堕设鸳灼聚积峰汉烯粱泛掏遭坤确免块谗呛教趣勤屠拓陀桓综氧脖叶声鞋地目 录1.设计任务及目标.12.课程设计的基本内容.12.1 pnp 双极型晶体管的设计.12.2 设计的主要内容.
4、13.晶体管工艺参数设计.23.1 晶体管的纵向结构参数设计.23.1.1 集电区杂质浓度的确定.23.1.2 基区及发射区杂质浓度.33.1.3 各区少子迁移率及扩散系数的确定.33.1.4 各区少子扩散长度的计算.43.1.5 集电区厚度的选择.43.1.6 基区宽度的计算.43.1.7 扩散结深.6 3.1.8 表面杂质浓度.73.2 晶体管的横向设计.83.3 工艺参数的计算.83.3.1 基区磷预扩时间 .83.3.2 基区磷再扩散时间计算.83.3.3 发射区硼预扩时间计算.93.3.4 发射区硼再扩散时间计算.93.3.5 基区磷扩散需要的氧化层厚度.103.3.6 发射区硼扩散
5、需要的氧化层厚度113.3.7 氧化时间的计算11 3.3.8 设计参数总结.124 晶体管制造工艺流程.134.1 硅片及清洗.154.2 氧化工艺.164.3 光刻工艺.174.3.1 光刻原理.174.3.2 具体工艺流程.184.3.3 硼的扩散.194.3.4 磷的扩散.205 版图.206 总结.237 参考文献.23微电子器件与工艺课程设计报告pnp 双极型晶体管的设计1、课程设计目的与任务微电子器件与工艺课程设计是继微电子器件物理 、 微电子器件工艺和半导体物理理论课之后开出的有关微电子器件和工艺知识的综合应用的课程，使我们系统的掌握半导体器件，集成电路，半导体材料及工艺的有关
6、知识的必不可少的重要环节。目的是使我们在熟悉晶体管基本理论和制造工艺的基础上，掌握晶体管的设计方法。要求我们根据给定的晶体管电学参数的设计指标，完成晶体管的纵向结构参数设计晶体管的图形结构设计材料参数的选取和设计制定实施工艺方案 晶体管各参数的检测方法等设计过程的训练，为从事微电子器件设计、集成电路设计打下必要的基础。 2、课程设计的基本内容2.1 pnp 双极型晶体管的设计设计一个均匀掺杂的 pnp 型双极晶体管，使 T=300K 时，=120。V CEO=15V,VCBO=80V.晶体管工作于小注入条件下，最大集电极电流为IC=5mA。设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响。2.2 设计的
7、主要内容：（1）了解晶体管设计的一般步骤和设计原则。（2）根据设计指标选取材料，确定材料参数，如发射区掺杂浓度 NE,，基区掺杂浓度 NB，集电区掺杂浓度 NC，根据各区的掺杂浓度确定少子的扩散系数，迁移率，扩散长度和寿命等。（3）根据主要参数的设计指标确定器件的纵向结构参数，如集电区厚度 Wc，基区宽度 Wb，发射极宽度 We 和扩散结深 Xjc，发射结结深等。（4）根据结深确定氧化层的厚度，氧化温度和氧化时间；杂质预扩散和再扩散的扩散温度和扩散时间。（5）根据设计指标确定器件的图形结构，设计器件的图形尺寸，绘制出基区、发射区和金属接触孔的光刻版图。 （6）根据现有工艺条件，制定详细的工艺实
8、施方案。 3 晶体管工艺参数设计3.1 晶体管的纵向结构参数设计双极晶体管是由发射结和集电结两个 PN 结组成的，晶体管的纵向结构就是指在垂直于两个 PN 结面上的结构。因此，纵向结构设计的任务有两个：首先是选取纵向尺寸，即决定衬底厚度 、集电区厚度 、 基区厚度 、 扩散结tWCBW深 和 等；其次是确定纵向杂质浓度和杂质分布，即确定集电区杂质浓度jcXje、 衬底杂质浓度 、 表面浓度 , 以及基区杂质浓度分布 等，CNsubNESNB ()BN并将上述参数转换成生产中的工艺控制参数。3.1.1 集电区杂质浓度的确定根据击穿电压与浓度的关系图来读出 BVCBO=80V 时的 NC，V80B
9、CO如图 1图 1 击穿电压与杂质浓度的关系从图 1 中可以读出，当 BVCBO=80V 时，集电区杂质浓度 NC=51015CM-3，对应的电阻率为 1.2*CM,所以选用（111）晶向的 P 型硅。3.1.2 基区及发射区杂质浓度一般的晶体管各区的浓度要满足 NENBNC，故（1）基区杂质浓度取 NB510 16cm3 。（2）发射杂质浓度取 NE510 18cm3 。3.1.3 各区少子迁移率及扩散系数的确定（1）少子迁移率少子的迁移率可以通过迁移率与杂质浓度的关系图查出来。此关系图如下图 2 所示。图 2 迁移率与杂质浓度的关系图通过图 2 可以查出在 300K 时，集电区、基区和发射
10、区各自的少子的迁移率如下。C 区： Uc= 1298cm 2/v.s；B 区： U B =378 cm 2 /v.s；E 区： U E=130 cm 2/v.s；（2）各区少子扩散系数的计算根据爱因斯坦关系式 可以求出各区少子的扩散系数qkTDC 区： ；scmkc /6.3129805. 2B 区： ；qBB /7. 2E 区： ；sckTDEE /3.10259.023.1.4 各区少子扩散长度的计算由 ，其中少子寿命 ， ，LsC6sB6sE710；um5810396C；u3.1.3cDBB； 85062.7LEE3.1.5 集电区厚度的选择（1）集电区厚度的最小值集电区厚度的最小值由击
11、穿电压决定。通常为了满足击穿电压的要求，集电区厚度 WC必须大于击穿电压时的耗尽层宽度，即 ( 是集电区临CWmBX界击穿时的耗尽层宽度） 。对于高压器件，在击穿电压附近，集电结可用突变结耗尽层近似，因而 qNBVXCOSmBC u57.41056.18.822 21940 （2）集电区厚度的最大值的最大值受串联电阻 的限制。增大集电区厚度会使串联电阻 增加，CWCSr CSr饱和压降 增大，因此 的最大值受串联电阻限制。ESVW考虑到实际情况最终确定 。um15C3.1.6 基区宽度的计算（1）基区宽度的最大值对于低频管，与基区宽度有关的主要电学参数是 ，因此低频器件的基区宽度最大值由 确定
12、。当发射效率1 时，电流放大系数 ，因此基12BLW区宽度的最大值可按下式估计： 21nbBLW为了使器件进入大电流状态时，电流放大系数仍能满足要求，因而设计过程中取4 。将数据代入上式中得： mLWbB u7.51203.42所以基区宽度的最大值为 5.7um。（2）基区宽度的最小值为了保证器件正常工作，在正常工作电压下基区绝对不能穿通。因此，对于高耐压器件，基区宽度的最小值由基区穿通电压决定。对于均匀基区晶体管，当集电结电压接近雪崩击穿时，基区一侧的耗尽层宽度为 umBVNqXCOBSmB436.0 105.105188.8.2 2166194210所以基区宽度的取值范围为：0.436um
13、Xj 时，发射结变为旋转椭圆面旋转椭圆面，如图 3 所示。发射结集电结两个旋转椭圆面之间的基区体积大于平面结之间的基区体积，因而基区积累电荷增多，基区渡越时间增长。按照旋转椭圆的关系，可以解出当 SE 与 Xj 接近时，有效特征频率为 式中 ，因此， 愈)(1302BTTef WfBjcX0BjcW大，有效特征频率愈低。图 3 也明显表明， 越大，则基区积累电荷比平面Bjc结时增加越多。由于基区积累电荷增加，基区渡越时间增长，有效特征频率就下降，因此，通常选取， 则：Xje W B4um1eBjWX， 则：Xjc 2W B8um2Bjc图 3 发射极条宽对结面形状的影响3.1.8 表面杂质浓度结构尺寸选定的情况下，发射区和基区表面杂志浓度及其杂志分布的情况主要影响晶体管的发射效率 和基区电阻 。减小基区电阻 要求提高基区平brbr均杂质浓度 和表面浓度 。同时，提高基区平均杂质浓度，也有利于减小BNBSC基区宽变效应和基区电导调制效应。提高发射效率则要求减小 ，增大发射sbeR区和基区浓度差别。为了保证在大电流下，晶体管仍具有较高的发射效率，要求发射区和基区表面浓度相差两个数量级以上，即 。在这个晶体管设210BSEN计中取
