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目 录
1.课程设计目的与任务…………………………………………………………2 2.设计的容……………………………………………………………………2 3.设计的要求与数据……………………………………………………………2 4.物理参数设计…………………………………………………………………3 4.1 各区掺杂浓度及相关参数的计算………………………………………3 4.2 集电区厚度Wc的选择……………………………………………………6 4.3 基区宽度WB………………………………………………………………6 4.4 扩散结深…………………………………………………………………10 4.5 芯片厚度和质量…………………………………………………………10 4.6 晶体管的横向设计、结构参数的选择…………………………………10 5.工艺参数设计…………………………………………………………………11 5.1 工艺部分杂质参数………………………………………………………11 5.2 基区相关参数的计算过程………………………………………………11 5.3 发射区相关参数的计算过程……………………………………………13 5.4 氧化时间的计算…………………………………………………………14 6.设计参数总结…………………………………………………………………16 7.工艺流程图……………………………………………………………………17 8.生产工艺流程…………………………………………………………………19 9.版图……………………………………………………………………………28 10.心得体会……………………………………………………………………29 11.参考文献……………………………………………………………………30
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PNP1、课程设计目的与任务
双极型晶体管的设计
《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、设计的容
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。 3、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。
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（6）根据现有工艺条件，制定详细的工艺实施方案。 4、物理参数设计
4.1 各区掺杂浓度及相关参数的计算
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。
对于击穿电压较高的器件，在接近雪崩击穿时，集电结空间电荷区已扩展至均匀掺杂的外延层。因此，当集电结上的偏置电压接近击穿电压V时，集电结可用突变结近似，对于Si器件击穿电压为VB?6?10（NBC） ， 由此可得集电区杂质浓度为：
6?101336?1013 NC?（）?（)3
n1??BVBVCBOCEO4413?34由设计的要求可知C-B结的击穿电压为： 根据公式,可算出集电区杂质浓度：
BVCBO?80V
6?101336?10133NC?（）?（)?6.814?1015cm?3BVCBO80
一般的晶体管各区的浓度要满足NE>>NB>NC，根据以往的经验可取:
44NB?10NC,NE?100NB
即各区的杂质溶度为：
NC?6.814?1015cm?3，NB?6.814?1016cm?3，NE?6.814?1018cm?3
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图1 室温下载流子迁移率与掺杂浓度的函数关系（器件物理P55）
根据图1，得到少子迁移率：
?C??n?1300cm2/V?s ?B??P?330cm2/V?s ?E??N?150cm2/V?s
根据公式可得少子的扩散系数：
kT?C?0.026?1300?33.8cm2/sqkTDB??B?0.026?330?8.58cm2/sqkTDE??E?0.026?150?3.90cm2/sq DC?.专业.整理.
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图2 掺杂浓度与电阻率的函数关系（器件物理P59）
根据图2，可得到不同杂质浓度对应的电阻率：
?C?1.17??cm ?B?0.1??cm ?E?0.014??cm
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PNP双极型晶体管的设计说明
