质(电子行业)企业管理大学电材微电子物理与器件课程设计优质

(电子行业)企业管理大学电材微电子物理与器件课

程设计

一、课程设计的内容

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β=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)

二、课程设计的要求与数据

1．了解晶体管设计的一般步骤和设计原则

2．根据设计指标设计材料参数，包括发射区、基区和集电区掺杂浓度NE,NB,和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，包括集电区厚度Wc，基本宽度Wb，发射区宽度We和扩散结深Xjc,发射结结深Xje等。

4．根据扩散结深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

三、课程设计应完成的工作

1.材料参数设计 2.晶体管纵向结构设计

3.晶体管的横向结构设计（设计光刻基区、发射区和金属化的掩膜版图形） 4．工艺参数设计和工艺操作步骤

5.总结工艺流程和工艺参数 6.写设计报告

四、课程设计进程安排

序号,设计各阶段内容,地点,起止日期

1,教师布置设计任务，讲解设计要求和方法,教1-401,2011.6.6 2,学生熟悉设计任务，进行资料查阅和整体设计方案的制定,图书馆， 教1-401,2011.6.7

3,设计晶体管的各区材料参数和结构参数设计,图书馆， 教1-401,2011.6.8

4.,教师集中辅导，分析材料参数和结构设计中存在的主要问题,教1-407,2011.6.9 5,晶体管工艺参数设计，,实验室 教1-402,2100.6.10- 2011.6.11

6,绘制光刻基区、发射区和金属化的版图,实验室 教1-402,2011.6.12 2011.6.13

8,教师集中辅导，分析工艺设计中存在的主要问题,实验室 教1-322,2011.6.14

9,总结设计结果，写设计报告,实验室 教1-322,2011.6.15 10,写课程设计报告,图书馆， 宿室,2011.6.16

11,教师组织验收，提问答辩,实验室,2011.6．17

五、应收集的资料及主要参考文献

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. 发出任务书日期：2011年6月6日指导教师签名：

计划完成日期：2011年6月17日基层教学单位责任人签章： 主管院长签章：

目录

一、课程设计目的与任务……………………………………………………2 二、课程设计时间……………………………………………………………2 三、课程设计的基本内容………………………………………………………2

3.1微电子器件与工艺课程设计――npn双极型晶体管的设计…………………2 3.2课程设计的主要内容：………………………………………………………2

四、课程设计原理…………………………………………………………………3 五、工艺参数设计…………………………………………………………………3

5.1晶体管设计的一般步骤：……………………………………………………3 5.2材料参数计算…………………………………………………………………4 5.2.1各区掺杂浓度及相关参数的计算…………………………………………4 5.2.2集电区厚度Wc的选择………………………………………………………8 5.2.3基区宽度WB…………………………………………………………………8 5.2.4晶体管的横向设计…………………………………………………………11 5.2.4.1晶体管横向结构参数的选择……………………………………………11

5.3工艺参数设计…………………………………………………………………12 5.3.1晶体管工艺概述……………………………………………………………12 5.3.2工艺参数计算思路…………………………………………………………13 5.3.3基区相关参数的计算过程：………………………………………………13 5.3.4发射区相关参数的计算过程………………………………………………15 5.3.5氧化时间的计算……………………………………………………………17 5.3.6外延层的参数计算…………………………………………………………19 5.3.7设计参数总结………………………………………………………………20

六、工艺流程图…………………………………………………………………21 七、生产工艺流程……………………………………………………………21

7.1硅片清洗………………………………………………………………………21 7.2氧化工艺……………………………………………………………………22 7.3第一次氧化工艺步骤（基区氧化）……………………………………………23 7.4采用比色法测量氧化层厚度…………………………………………………23 7.5第一次光刻工艺（基区光刻）…………………………………………………24 7.6硼扩散工艺……………………………………………………………………25 7.6.1原理………………………………………………………………………25 7.6.2工艺步骤……………………………………………………………………25 7.7第二次光刻工艺（发射区光刻）……………………………………………26 7.8磷扩散工艺（发射区扩散）…………………………………………………26 7.8.1工艺原理……………………………………………………………………26