目 录
1.课程设计目的与任务书………………………………………………………2 2.物理参数设计…………………………………………………………………3 2.1 各区掺杂浓度及相关参数的计算………………………………………3 2.2 集电区厚度Wc的选择……………………………………………………6 2.3 基区宽度WB………………………………………………………………6 2.4 扩散结深…………………………………………………………………10 2.5 芯片厚度和质量…………………………………………………………10 2.6 晶体管的横向设计、结构参数的选择…………………………………10 3.工艺参数设计…………………………………………………………………11 3.1 工艺部分杂质参数………………………………………………………11 3.2 基区相关参数的计算过程………………………………………………11 3.3 发射区相关参数的计算过程……………………………………………13 3.4 氧化时间的计算…………………………………………………………14 4.设计参数总结…………………………………………………………………16 5.工艺流程图……………………………………………………………………17 6.生产工艺流程…………………………………………………………………19 7.版图……………………………………………………………………………28 8.心得体会……………………………………………………………………29 9.参考文献……………………………………………………………………30
广东工业大学课程设计任务书
题目名称 学生学院 专业班级 姓 名 学 号
npn双极型晶体管的设计
材料与能源学院 微电子学专业2012级1班
魏梁 3112007312
一、课程设计的内容
设计一个均匀掺杂的npn型双极晶体管，使T=300K时，hfe=120,BVCBO=80V.晶体管工作于小注入条件下，设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响。
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健康
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 1 2 3 4. 5 6 8 9 10 设计各阶段内容 地点 起止日期 2015.1.12 2015.1.13 2015.1.14 2015.1.15 2015.1.16 2015.1.17- 2015.1.19 2015.1.20 2015.1.21 2015.1.22- 2015.1.23 教师布置设计任务，讲解设计要求和方法 教1-403 学生熟悉设计任务，进行资料查阅和整体图书馆， 设计方案的制定 教1-403 图书馆， 设计晶体管的材料参数 教1-403 图书馆， 设计晶体管的纵向结构参数 教1-403 教师集中辅导，分析设计中存在的主要问 教1-403 题 设计纵向结构参数, 绘制光刻基区、发射 教1-403 区和金属化的版图 图书馆， 教1-403 工艺操作步骤设计 教师集中辅导和检查版图和工艺操作的设 教1-403 计 图书馆， 教1-403 写课程设计报告 五、应收集的资料及主要参考文献
1．《半导体器件基础》Robert F. 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： 2015 年 1 月 12 日 指导教师签名：
计划完成日期： 2015年 1月 24日 基层教学单位责任人签章：
主管院长签章：
2、物理参数设计
2.1 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?34V CBO?80由设计的要求可知C-B结的击穿电压为： BV根据公式,可算出集电区杂质浓度：
6?101336?10133NC?（）?（)?6.814?1015cm?3BVCBO80
44一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:
NB?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
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P108）
根据图1，得到少子迁移率：
?C??P?450?B??n?900
?E??P?160
根据公式可得少子的扩散系数：
器件物理课程设计
