課程設(shè)計---pnp雙極型晶體管的設(shè)計-其他專業(yè)-資料下載頁
2025-01-19 02:10本頁面
【導(dǎo)讀】晶體管的縱向結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計……………各區(qū)少子遷移率及擴散系數(shù)的確定………………………集電區(qū)厚度的選擇……………………必不可少的重要環(huán)節(jié)。晶體管各參數(shù)的檢測方法等設(shè)計過程的訓(xùn)練，為從事微電子器件設(shè)計、集。成電路設(shè)計打下必要的基礎(chǔ)。設(shè)計一個均勻摻雜的pnp型雙極晶體管，使T=300K時，β=120。VCEO=15V,VCBO=，最大集電極電流為IC=5mA。時應(yīng)盡量減小基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)的影響。了解晶體管設(shè)計的一般步驟和設(shè)計原則。數(shù)，遷移率，擴散長度和壽命等。區(qū)寬度Wb，發(fā)射極寬度We和擴散結(jié)深Xjc，發(fā)射結(jié)結(jié)深等。的擴散溫度和擴散時間。發(fā)射區(qū)和金屬接觸孔的光刻版圖。根據(jù)現(xiàn)有工藝條件，制定詳細(xì)的工藝實施方案。指在垂直于兩個PN結(jié)面上的結(jié)構(gòu)。襯底雜質(zhì)濃度subN、表面濃度ESN,BSN以及基區(qū)雜質(zhì)濃度分布()BN?述參數(shù)轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)中的工藝控制參數(shù)。根據(jù)擊穿電壓與濃度的關(guān)系圖來讀出BVCBO=80V時的NC，如。的電阻率為*CM,所以選用晶向的P型硅。發(fā)射雜質(zhì)濃度取NE＝5×1018cm－3。，其中少子壽命sC610???
【正文】 工序就有 10 多次，因此，要求光刻工藝缺陷盡是少，否則，就無法制造集成電路。 精密的套刻對準(zhǔn)：集成電路 的圖形結(jié)構(gòu)需要多次光刻完成，每次曝光都需要 18 相互套準(zhǔn)，因此集成電路對光刻套準(zhǔn)要求非常高，其誤差允許為最小條寬的 10%左右。 集成電路所用的光刻膠有正膠和負(fù)膠兩種：正性光刻膠通常由堿溶性酚醛樹脂、光敏阻溶劑及溶劑等組成，光敏劑可使光刻膠在顯影液中溶解度減小，但曝光將使光敏阻溶劑分解，使光刻膠溶解度大增加而被顯掉，未曝光部分由于溶解度小而留下，負(fù)性光刻膠和正性光刻膠相反，負(fù)性光刻膠在曝光前能溶于顯影液，曝光后，由于光化反應(yīng)交鏈成難溶大分子而留下，未曝光部分溶于顯影液而顯掉。由此完成圖形復(fù)制?？稍谝r底表面得到與光刻 掩膜版遮光圖案相反的保護膠層。 本課程設(shè)計采用正光刻膠， 正光刻膠通常由堿溶性酚醛樹脂、光敏阻溶劑及溶劑等組成，光敏劑可使光刻膠在顯影液中溶解度減小，但曝光將使光敏阻溶劑分解，使光刻膠溶解度大大增加而被顯掉，未曝光部分由于溶解度小而留下。 其 具體工藝流程如下 1． 準(zhǔn)備： ①開前烘，堅膜烘箱，前烘溫度設(shè)定 95110℃ ，堅膜溫度為 135145℃ 。 ②涂膠前 15 分鐘開啟圖膠凈化臺，調(diào)整轉(zhuǎn)速，以滿足實驗要求。 ③光刻前 30 分鐘，開啟光刻機汞燈。 ④開啟腐蝕恒溫槽，溫度設(shè)定 40℃ ⑤清洗膠瓶和吸管，并倒好 光刻膠。 ⑥清洗掩膜版，并在凈化臺下吹干 2． 涂膠：光刻工藝實驗采用旋轉(zhuǎn)涂膠法，涂膠前設(shè)定好予勻轉(zhuǎn)速和時間。將氧化完成或擴散完成的硅片放在涂膠頭上，滴上光刻膠進行涂膠，要求膠面均勻、無缺陷、無未涂區(qū)域。 3． 前烘：溫度在 95℃ 將涂好光刻膠的硅片放入前烘烘箱，并計時，前烘完成后將硅片取出。 4． 對準(zhǔn)：將掩膜版上在光刻機上，并進行圖形套準(zhǔn)。 5． 曝光：將套準(zhǔn)后的硅片頂緊，檢查套準(zhǔn)誤差、檢查曝光時間，確認(rèn)無誤后，在進行曝光。 6． 顯影：本實驗采用浸泡顯影， 25℃ 時， 分別在 1顯影液， 2顯影液顯 35 分鐘，然后在定影液定影 35 分鐘 ，之后在甩干機中甩干，在顯微鏡下檢查是 19 否合格，否則，返工。 7． 堅膜：在顯影檢查合格后將硅片放入堅膜烘箱進行堅膜，設(shè)定堅膜時間，堅膜溫度為 140℃ 。 8． 腐蝕：將堅膜好的硅片準(zhǔn)備腐蝕，首先確認(rèn)氧化層厚度，計算腐蝕時間。然后進行腐蝕，溫度是 40℃ 左右，用氫氟酸進行腐蝕， 腐蝕后沖水 10 分鐘，甩干后在顯微鏡下檢查是否腐蝕干凈，若未腐蝕干凈繼續(xù)腐蝕。 9． 去膠：硅片腐蝕完成后，在 3液中將光刻膠去掉，并沖洗干凈，工藝結(jié)束。 硼的擴散 （一）原理 擴散是微觀粒子的一種極為普遍的熱運動形式，各種分離器件和集成電路制造中 的固態(tài)擴散工藝簡稱擴散，硼擴散工藝是將一定數(shù)量的硼雜質(zhì)摻入到硅片晶體中，以改變硅片原來的電學(xué)性質(zhì)。硼擴散是屬于替位式擴散，采用預(yù)擴散和再擴散兩種擴散法： （ 1）預(yù)擴散磷雜質(zhì)濃度分布方程為： 2112),( ????????? tDxe r f cNtxN S ， D1為預(yù)擴散溫度的擴散系數(shù)。 （ 2）再擴散（主擴散）：硼再擴散為有即源面擴散，雜質(zhì)濃度分布方程為： tDxetDQtxN 22 4/2),( ?? ? ，其中 Q 為 擴 散 入 硅 片 雜 質(zhì) 的 總 量??? 0 ),( dxtxNQ ， D2為主擴散（再分布）溫度的擴散系數(shù)，雜質(zhì) 分布為高斯分布。 （二）工藝步驟： 準(zhǔn)備：開擴散爐，并將溫度設(shè)定倒 750850℃ ，開氮氣流量 3 升 /分鐘。本實驗采用液態(tài)源擴散，源溫用低溫恒溫槽保持在 5℃ 以內(nèi)。 硅片清洗：清洗硅片（見清洗工藝）將清洗好的硅片甩干。 將清洗干凈、甩干的硅片涂上硼源。 從石英管中取出石英舟，將硅片裝上石英舟上，并將石英舟推到恒溫區(qū)，調(diào)節(jié)溫控器，使溫度達(dá)到預(yù)擴散溫度 1120℃ ，并開始計時。 預(yù)擴完成后，拉出石英舟，取出硅片，漂去硼硅玻璃，沖洗干凈后，檢測 R0值。 20 將預(yù)擴散硅片用 2液清洗，沖洗干凈甩干。 取出再擴散石英舟，將甩干的硅片裝入石英舟，并將石英舟推到恒溫區(qū)。 調(diào)節(jié)溫控器，使溫度達(dá)到再擴散溫度，調(diào)整氧氣流量 3 升 /分鐘，并開始計時，根據(jù)工藝條件進行干氧。 在開始干氧同時，將濕氧水壺加熱到 9598℃ 。干氧完成后，開濕氧流量計，立即進入濕氧化。同時關(guān)閉干氧流量計。 根據(jù)工藝條件進行 濕氧。 濕氧完成，開干氧流量計， 調(diào)整氧氣流量 3 升 /分鐘，并根據(jù)工藝條件確定干氧時間。 1干氧完成后，開氮氣流量計，流量 3 升 /分鐘，根據(jù)工藝條件，確定氮氣時間。 1氮氣完成后，主擴散結(jié)束，調(diào)整溫控器降溫 ，氮氣流量不變，時間 30 分鐘。 1降溫完成后，拉出石英舟，取出硅片，檢測氧化層厚度、均勻性，漂去氧化層，沖洗干凈后，檢測 R0值，結(jié)深， β 值。 1將擴散后的硅片交光刻工藝，光刻完成后，檢測擊穿電壓、 β 值 。 1根據(jù)實測 β 值，與工藝要求進行比較，如果不滿足工藝條件，重新計算再擴散時間，并制定再擴散工藝條件，至到達(dá)到設(shè)計要求。 磷擴散工藝實驗結(jié)束。 磷的擴散 原理與上面硼的擴散一樣，工藝步驟中只要把相對應(yīng)的擴散溫度和時間改掉即可。 5 版圖 ，最簡單的晶體生產(chǎn)中至少需要三塊掩膜版，第一塊是基區(qū) 掩膜版（面積是5 5 4=100μ m2），如圖 4；第二塊是發(fā)射區(qū)掩膜版面積是 3 4=30μ m2，如圖 5；第三塊是接觸孔掩膜版（面積是 3 3=6μ m2），如圖 6。掩膜版有四個對準(zhǔn)孔，三塊掩膜版疊加在一起的情形如圖 7。 21 圖 4 基區(qū)掩膜版 20μ m m m 18um 22 圖 5 發(fā)射區(qū)掩膜版 圖 6 接觸孔掩膜版 7μ m 3μ m 23 圖 7 三塊掩膜套準(zhǔn)疊加 6 總 結(jié) 通過這次的課程設(shè)計學(xué)會了三極管設(shè)計流程的基本知識，但是由于基礎(chǔ)不好，很多地方都不知道為什么要那樣做，為什么要選取那些參數(shù)，以及選取的這些參數(shù)到最后的結(jié)果有什么影響。但是，在與同學(xué)的請教當(dāng)中學(xué)到了很多東西，這次的課程設(shè)計使我懂得了很多，在以后的學(xué)習(xí)里要奮起直追，不能夠再落后其他同學(xué)了。 7 參考文獻 1. 集成電路制造技術(shù)，電子工業(yè)出版社，王蔚等著 2. 半導(dǎo)體物理，電子工業(yè)出版社，劉恩科等著 3. 微電子器件物理 4. 半導(dǎo)體材料，科學(xué)出版社，楊樹人等編
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