微电子器件与工艺课程设计

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1、目录一·课程设计目的与任务……………………………………………………………1二·设计的内容………………………………………………………………………1三·设计的要求与数据………………………………………………………………1四·物理参数设计……………………………………………………………………24.1各区掺杂浓度及相关参数的计算………………………………………………24.1.1各区掺杂浓度……………………………………………………………44.1.2迁移率………………………………………………………………………44.1.3扩散系数与电阻率………………………………………………………54.1.4少子寿命和

2、扩散长度……………………………………………………54.2集电区厚度Wc的选择………………………………………………………64.3基区宽度WB…………………………………………………………………74.5扩散结深的设计………………………………………………………………94.6芯片厚度和质量……………………………………………………………104.7晶体管的横向设计、结构参数的选择……………………………………10五、工艺参数设计……………………………………………………………………115.1工艺部分杂质参数…………………………………………………………125.2基区相关参数的计算……………………………

3、…………………………145.3发射区相关参数的计算……………………………………………………155.4氧化时间的计算……………………………………………………………16六、物理参数与工艺参数汇总………………………………………………………17七、工艺流程图………………………………………………………………………19八、生产工艺流程……………………………………………………………………23九、版图………………………………………………………………………………33十、心得体会…………………………………………………………………………34十一、参考文献…………………………………………………………………

4、……35PNP双极型晶体管的设计一、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。二、

5、设计的内容设计一个均匀掺杂的pnp型硅双极晶体管，满足T=300K时，基区掺杂浓度为NB=1016cm-3,`共发射极电流增益hfe=50。BVCEO=60V，设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响，假设经验参数为年n=3)三、设计的要求与数据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Xje等。4．根据

6、扩散结深Xjc,发射结结深Xje等确定基区和发射区预扩散和再扩散的扩散温度和扩散时间；由扩散时间确定氧化层的氧化温度、氧化厚度和氧化时间。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，制定详细的工艺实施方案。7．撰写设计报告四、物理参数设计4.1各区掺杂浓度及相关参数的计算4.1.1各区掺杂浓度本实验的晶体管的设计指标：T=300K时，集电极--发射极BVCEO=60V。NB=1016cm-3。对上表参数进行仔细分析后可发现，上述参数中，只有击穿电压主要由集电区电阻率决定。因此，集电区电阻率的最小值由击穿电压

7、决定，在满足击穿电压要求的前提下，尽量降低电阻率，并适当调整其他参量，以满足其他电学参数的要求。BVCBO=n1+βBVCEO=31+50×60=222.5V（《半导体器件物理》P141）注：n取2~4.图1击穿电压与杂质浓度的关系因为现代工艺中多采用Si作为晶体管的衬底材料，根据要求VCBO=222.5V，读出集电区的掺杂浓度为NC=2×1015cm-3。一般的晶体管各区的浓度要满足NE>>NB>NC，因此，根据经验可取:(1)集电区杂质浓度取：NC=2×1015c