课程设计微电子器件与工艺课程设计报告
目 录
1.设计任务及目标………………………………………………………….....………1 2.课程设计的基本内容…………………………………………………….…………1
2.1 pnp双极型晶体管的设计……………………………………….…….….…1 2.2 设计的主要内容……………………………………………………….……1 3.晶体管工艺参数设计…………………………………………..…………...………2
3.1 晶体管的纵向结构参数设计……………..………………….……………..2
3.1.1 集电区杂质浓度的确定……………………………………………..2 3.1.2 基区及发射区杂质浓度……………………………………………..3 3.1.3 各区少子迁移率及扩散系数的确定……………………….……….3 3.1.4 各区少子扩散长度的计算……………………….……….....………4 3.1.5 集电区厚度的选择…………………….…………………....….……4 3.1.6 基区宽度的计算……………………………………………….….…4 3.1.7 扩散结深…………………………………………………...…..….…6 3.1.8 表面杂质浓度…………………………………………..….….…….7 3.2晶体管的横向设计…………………………………………….…….....……8 3.3工艺参数的计算…………………………………………………….….……8
3.3.1 基区磷预扩时间 ……………………………………….….…..……8 3.3.2基区磷再扩散时间计算…………………………………..….………8 3.3.3 发射区硼预扩时间计算…………………………....………………..9 3.3.4 发射区硼再扩散时间计算………………………….…………...…..9 3.3.5 基区磷扩散需要的氧化层厚度………………………………........10 3.3.6 发射区硼扩散需要的氧化层厚度…………………………………11 3.3.7 氧化时间的计算……………………………………………………11 3.3.8设计参数总结…………………………………………………..……12
4晶体管制造工艺流程……………………………………………………...………13
4.1硅片及清洗…………………………………………………………..…..…15 4.2氧化工艺…………………………………………………………….…..…16
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4.3光刻工艺………………………………………………………………...…17
4.3.1光刻原理………………………………………………………..…17 4.3.2具体工艺流程…………………………………………………..…18 4.3.3硼的扩散………………………………………………………..…19 4.3.4磷的扩散………………………………………………………..…20
5 版图………………………………………………………………………….……20 6总结……………………………………………………………………….………23 7参考文献……………………………………………………………….…………23
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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，β=120。VCEO=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。
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（6）根据现有工艺条件，制定详细的工艺实施方案。 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Wt、集电区厚度WC、 基区厚度WB、 扩散结深Xjc和Xje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
NC、 衬底杂质浓度Nsub、 表面浓度NES,NBS以及基区杂质浓度分布NB(?)等，
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
BVCBO?80V根据击穿电压与浓度的关系图来读出BVCBO=80V时的NC，如
图1
图1 击穿电压与杂质浓度的关系
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