微电子器件与工艺课程设计指导书

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1、微电子器件与工艺课程设计指导书微电子器件与工艺课程设计（编写人）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，是使学生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。其目的是使学生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。要求学生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

2、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、课程设计时间2周。三、课程设计的教学要求本课程设计采用集中讲授（讲授设计的原则、方法和要求）和分散指导相结合的教学方式，学生主要完成晶体管各参数的设计和工艺方案的制定。在后续的《生产实习》教学环节中，学生主要完成晶体管的生产制备过程。四、课程设计的基本内容学生按给定的题目进行设计，题目的难度要保证中等水平的学生在教师的指导下在两周内能独立完成设计任务。设计主要内容：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,

3、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，基本宽度Wb，发射极宽度We和扩散结深Xjc,发射结结深等。33微电子器件与工艺课程设计指导书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，制定详细的工艺实施方案。  五、设计报告1．报告内容重点写设计过程各参数的

4、主要依据和结果，最后进行工艺流程的总结，要求画出各工艺流程图，标明主要工艺参数，如基区再扩散，标明扩散温度、扩散时间、最后的结深。2．要求条理清楚，语言流畅、图表规范。六、设计的进度1.课程设计时间为两周；七、参考教材1．《半导体器件基础》RobertF.Pierret著，黄如译，电子工业出版社，2004.2．《半导体物理与器件》赵毅强等译，电子工业出版社，2005年.3．《硅集成电路工艺基础》，关旭东编著，北京大学出版社，2005年.33微电子器件与工艺课程设计指导书《微电子器件与工艺》课程设计指导书晶体管的设计是有关晶体管物理知识的综合

5、应用。晶体管的基本理论只能反映晶体管内部的基本规律，而且这些规律往往是基于很多假设，并忽略了很多次要因素的情况下得到的，如工艺因素的影响，半导体材料的影响及杂质浓度的具体分布形式等。因此，在进行晶体管设计时必须从生产实践中总结出经验数据与基本的理论结合起来，经过多次反复，才能得到切实可行的设计方案。同时，对有志从事半导体器件以及集成电路有关工作的工程技术人员来说，要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，晶体管设计也是必不可少的重要环节。一、晶体管设计的一般方法晶体管设计过程，实际上就是根据现有的工艺水平，材料水平，设计

6、水平和手段以及所掌握的晶体管的有关基本理论，将用户提出的或预期要得到的技术指标或功能要求，变成一个可实施的具体方案的过程。因此，设计者必须对当前所能获取的半导体材料的有关参数和工艺参数有充分的了解，并弄清晶体管的性能指标参数与材料参数，工艺参数和器件几何结构参数之间的相互关系，才可能得到设计所提出的要求。但是晶体管的种类繁多，性能指标要求也就千差万别，因此要将各类晶体管的设计都要讲清楚是很难的，所以我们只能简单介绍一下晶体管设计的一般步骤和基本原则。1．晶体管设计的一般步骤晶体管设计可大致按下列步骤进行：第一，根据预期指标要求选定主要电学参

7、数，确定主要电学参数的设计指标。第二，根据设计指标的要求，了解同类产品的现有水平和工艺条件，结合设计指标和生产经验进行初步设计，设计内容包括以下几个方面：（1）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，基本宽度Wb和扩散结深Xj等。（2）根据设计指标确定器件的图形结构，设计器件的图形尺寸，绘制出光刻版图。（3）根据设计指标选取材料，确定材料参数，如电阻率r，位错，寿命，晶向等。（4）根据现有工艺条件，制定实施工艺方案。（5）33微电子器件与工艺课程设计指导书根据晶体管的类型进行热学设计，选择分装形式，选用合适的管壳和散

8、热方式等。第三，根据初步设计方案，对晶体管的电学验算，并在此基础上对设计方案进行综合调整和修改。第四，根据初步设计方案进行小批测量试制，暴露问题，解决矛盾，修改和完善设计方案。2