pnp雙極型晶體管的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　課程名稱___半導(dǎo)體物理器件和集成電路工藝原理___</p><p>　　題目名稱____ pnp雙極型晶體管的設(shè)計(jì)________</p><p>　　學(xué)生學(xué)院______材料與能源學(xué)院__________</p><p>　　專業(yè)班級(jí)_____

2、2012級(jí)微電子2班________ </p><p>　　學(xué) 號(hào)______________________________</p><p>　　學(xué)生姓名_________ _____ _____</p><p><b>　　指導(dǎo)老師: </b></p><p>　　2015 年 1 月 23

3、日</p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)均勻摻雜的pnp型雙極晶體管，使T=300K時(shí)，hfe=80。BVCBO=60V.晶體管工作于小注入條件下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)的影響</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)</p><p>　　1．了解晶體管設(shè)計(jì)的

4、一般步驟和設(shè)計(jì)原則</p><p>　　2．根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)材料參數(shù)，包括發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)摻雜濃度NE, NB,和NC, 根據(jù)各區(qū)的摻雜濃度確定少子的擴(kuò)散系數(shù)，遷移率，擴(kuò)散長(zhǎng)度和壽命等。</p><p>　　3．根據(jù)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)指標(biāo)確定器件的縱向結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括集電區(qū)厚度Wc，基本寬度Wb，發(fā)射區(qū)寬度We和擴(kuò)散結(jié)深Xjc, 發(fā)射結(jié)結(jié)深Xje等。</p><p>

5、　　4．根據(jù)擴(kuò)散結(jié)深Xjc, 發(fā)射結(jié)結(jié)深Xje等確定基區(qū)和發(fā)射區(qū)預(yù)擴(kuò)散和再擴(kuò)散的擴(kuò)散溫度和擴(kuò)散時(shí)間；由擴(kuò)散時(shí)間確定氧化層的氧化溫度、氧化厚度和氧化時(shí)間。</p><p>　　5．根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)確定器件的圖形結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)器件的圖形尺寸，繪制出基區(qū)、發(fā)射區(qū)和金屬接觸孔的光刻版圖。 </p><p>　　6. 根據(jù)現(xiàn)有工藝條件，制定詳細(xì)的工藝實(shí)施方案。</p><p>&

6、lt;b>　　7．撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作</p><p><b>　　1. 材料參數(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.晶體管縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.晶體管的橫向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)光刻基區(qū)、發(fā)射區(qū)和金屬化的掩膜版圖形）</p><

7、;p>　　4．工藝參數(shù)設(shè)計(jì)和工藝操作步驟</p><p>　　5.總結(jié)工藝流程和工藝參數(shù)</p><p><b>　　6. 寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排</p><p>　　五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)</p><p>　　1．《半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)》Robert

8、 F. Pierret著，黃如譯，電子工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　2．《半導(dǎo)體物理與器件》 趙毅強(qiáng)等譯，電子工業(yè)出版社，2005年.</p><p>　　3．《硅集成電路工藝基礎(chǔ)》，關(guān)旭東編著，北京大學(xué)出版社，2005年.</p><p><b>　　4 </b></p><p>　　發(fā)出任務(wù)書(shū)日期：

9、2015 年 1 月 12 日 指導(dǎo)教師簽名：</p><p>　　計(jì)劃完成日期： 2015年 1月 24日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章：</p><p><b>　　主管院長(zhǎng)簽章：</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.課程設(shè)計(jì)目的與任務(wù)…………………………

10、………………………………2</p><p>　　2.設(shè)計(jì)的內(nèi)容……………………………………………………………………2 </p><p>　　設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)……………………………………………………………2</p><p>　　4.物理參數(shù)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………3</p><p>　　4.1 各區(qū)摻雜濃度及相關(guān)

11、參數(shù)的計(jì)算………………………………………3</p><p>　　4.2 集電區(qū)厚度Wc的選擇……………………………………………………6</p><p>　　4.3 基區(qū)寬度WB………………………………………………………………6</p><p>　　4.4 擴(kuò)散結(jié)深…………………………………………………………………10</p><p>　　4.

12、5 芯片厚度和質(zhì)量…………………………………………………………10</p><p>　　4.6 晶體管的橫向設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇…………………………………10</p><p>　　5.工藝參數(shù)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………11 </p><p>　　5.1 工藝部分雜質(zhì)參數(shù)………………………………………………………11</p>

13、<p>　　5.2 基區(qū)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程………………………………………………11</p><p>　　5.3 發(fā)射區(qū)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程……………………………………………13</p><p>　　5.4 氧化時(shí)間的計(jì)算…………………………………………………………14</p><p>　　6.設(shè)計(jì)參數(shù)總結(jié)…………………………………………………………………16

14、</p><p>　　7.工藝流程圖……………………………………………………………………17</p><p>　　8.生產(chǎn)工藝流程…………………………………………………………………19</p><p>　　9.版圖……………………………………………………………………………28</p><p>　　10.心得體會(huì)…………………………………………

15、…………………………29</p><p>　　11.參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………30</p><p>　　PNP雙極型晶體管的設(shè)計(jì)</p><p>　　1、課程設(shè)計(jì)目的與任務(wù)</p><p>　　《微電子器件與工藝課程設(shè)計(jì)》是繼《微電子器件物理》、《微電子器件工藝》和《半導(dǎo)體物理》理論課之后開(kāi)出的有關(guān)微電子器件

16、和工藝知識(shí)的綜合應(yīng)用的課程，使我們系統(tǒng)的掌握半導(dǎo)體器件，集成電路，半導(dǎo)體材料及工藝的有關(guān)知識(shí)的必不可少的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　目的是使我們?cè)谑煜ぞw管基本理論和制造工藝的基礎(chǔ)上，掌握晶體管的設(shè)計(jì)方法。要求我們根據(jù)給定的晶體管電學(xué)參數(shù)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，完成晶體管的縱向結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)→晶體管的圖形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→材料參數(shù)的選取和設(shè)計(jì)→制定實(shí)施工藝方案→晶體管各參數(shù)的檢測(cè)方法等設(shè)計(jì)過(guò)程的訓(xùn)練，為從事微電子器件設(shè)計(jì)、集成電路

17、設(shè)計(jì)打下必要的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)的內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)均勻摻雜的pnp型雙極晶體管，使T=300K時(shí)，β=80，VCBO=60V.晶體管工作于小注入條件下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)的影響。</p><p>　　3、設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)</p><p>　?。?）了解晶體

18、管設(shè)計(jì)的一般步驟和設(shè)計(jì)原則。</p><p>　?。?）根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)材料參數(shù)，包括發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)摻雜濃度NE, NB, </p><p>　　和NC,根據(jù)各區(qū)的摻雜濃度確定少子的擴(kuò)散系數(shù)，遷移率，擴(kuò)散長(zhǎng)度和壽命 </p><p><b>　　等。</b></p><p>　　根據(jù)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)指標(biāo)確定器件的

19、縱向結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括集電區(qū)厚度Wc， </p><p>　　基本寬度Wb，發(fā)射區(qū)寬度We和擴(kuò)散結(jié)深Xjc,發(fā)射結(jié)結(jié)深Xje等。</p><p>　　根據(jù)擴(kuò)散結(jié)深Xjc,發(fā)射結(jié)結(jié)深Xje等確定基區(qū)和發(fā)射區(qū)預(yù)擴(kuò)散和再擴(kuò)散的擴(kuò)</p><p>　　散溫度和擴(kuò)散時(shí)間；由擴(kuò)散時(shí)間確定氧化層的氧化溫度、氧化厚度和氧化 </p><p><b>

20、;　　時(shí)間。</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)確定器件的圖形結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)器件的圖形尺寸，繪制出基區(qū)、 </p><p>　　發(fā)射區(qū)和金屬接觸孔的光刻版圖。 </p><p>　?。?）根據(jù)現(xiàn)有工藝條件，制定詳細(xì)的工藝實(shí)施方案。</p><p><b>　　4、物理參數(shù)設(shè)計(jì)</b><

21、/p><p>　　4.1 各區(qū)摻雜濃度及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　擊穿電壓主要由集電區(qū)電阻率決定。因此，集電區(qū)電阻率的最小值由擊穿電壓決定，在滿足擊穿電壓要求的前提下，盡量降低電阻率，并適當(dāng)調(diào)整其他參量，以滿足其他電學(xué)參數(shù)的要求。</p><p>　　對(duì)于擊穿電壓較高的器件，在接近雪崩擊穿時(shí)，集電結(jié)空間電荷區(qū)已擴(kuò)展至均勻摻雜的外延層。因此，當(dāng)集電結(jié)上的偏置電壓

22、接近擊穿電壓V時(shí)，集電結(jié)可用突變結(jié)近似，對(duì)于Si器件擊穿電壓為 ， 由此可得集電區(qū)雜質(zhì)濃度為：</p><p>　　由設(shè)計(jì)的要求可知C-B結(jié)的擊穿電壓為： </p><p>　　查表,可得集電區(qū)雜質(zhì)濃度：</p><p>　　一般的晶體管各區(qū)的濃度要滿足NE>>NB>NC，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)可取:</p><p>

23、　　即各區(qū)的雜質(zhì)溶度為： </p><p>　　圖1 室溫下載流子遷移率與摻雜濃度的函數(shù)關(guān)系（器件物理P55）</p><p>　　根據(jù)圖1，得到少子遷移率：</p><p>　　根據(jù)公式可得少子的擴(kuò)散系數(shù)：</p><p>　　圖2 摻雜濃度與電阻率的函數(shù)關(guān)系（器件物理P59）</p><p>　　根據(jù)圖2，可

24、得到不同雜質(zhì)濃度對(duì)應(yīng)的電阻率：</p><p>　　圖3 少子壽命與摻雜濃度的函數(shù)關(guān)系（半導(dǎo)體物理P177）</p><p>　　根據(jù)圖3，可得到各區(qū)的少子壽命</p><p>　　注明：這里的少子壽命偏大，故取器件物理287頁(yè)的經(jīng)驗(yàn)值，為了方便得到較合理的基區(qū)準(zhǔn)中性寬度，所以這里的少子壽命取值如下：</p><p>　　根據(jù)公式得出少子

25、的擴(kuò)散長(zhǎng)度：</p><p>　　4.2 集電區(qū)厚度Wc的選擇</p><p>　　根據(jù)公式求出集電區(qū)厚度的最小值為：</p><p>　　WC的最大值受串聯(lián)電阻rcs的限制。增大集電區(qū)厚度會(huì)使串聯(lián)電阻rcs增加，飽和壓降VCES增大，因此WC的最大值受串聯(lián)電阻限制。</p><p>　　綜合考慮這兩方面的因素，故選擇WC=5μm</

26、p><p>　　4.3 基區(qū)寬度WB</p><p>　　（1）基區(qū)寬度的最大值</p><p>　　對(duì)于低頻管，與基區(qū)寬度有關(guān)的主要電學(xué)參數(shù)是?，因此低頻器件的基區(qū)寬度最大值由確定。當(dāng)發(fā)射效率γ≈1時(shí)，電流放大系數(shù)，因此基區(qū)寬度的最大值可按下式估計(jì)： </p><p>　　為了使器件進(jìn)入大電流狀態(tài)時(shí)，電流放大系數(shù)仍能滿足要求，因而設(shè)計(jì)

27、過(guò)程中取λ=4。根據(jù)公式,求得低頻管的基區(qū)寬度的最大值為：</p><p>　　由公式可看出，電流放大系數(shù)β要求愈高，則基區(qū)寬度愈窄。為提高二次擊穿耐量，在滿足β要求的前提下，可以將基區(qū)寬度選的寬一些，使電流在傳輸過(guò)程中逐漸分散開(kāi),以提高二次擊穿耐性。</p><p>　?。?）基區(qū)寬度的最小值</p><p>　　為了保證器件正常工作，在正常工作電壓下基區(qū)絕對(duì)不能

28、穿通。因此，對(duì)于高耐壓器件，基區(qū)寬度的最小值由基區(qū)穿通電壓決定,此處，對(duì)于均勻基區(qū)晶體管，當(dāng)集電結(jié)電壓接近雪崩擊穿時(shí)，基區(qū)一側(cè)的耗盡層寬度為： </p><p>　　在高頻器件中，基區(qū)寬度的最小值往往還受工藝的限制。</p><p>　　則由上述計(jì)算可知基區(qū)的范圍為：</p><p>　?。?）基區(qū)寬度的具體設(shè)計(jì)</p><p>　　BJT可

29、以看成是由兩個(gè)獨(dú)立的PN結(jié)構(gòu)成，它在平衡時(shí)的結(jié)構(gòu)圖如下所示： </p><p>　　圖4 平衡條件下的PNP三極管的示意圖</p><p>　　具體來(lái)說(shuō)，由于，所以E-B耗盡區(qū)寬度（）可近視看作全部位于基區(qū)內(nèi)，又由，得到大多數(shù)C-B耗盡區(qū)寬度（）位于集電區(qū)內(nèi)。因?yàn)镃-B結(jié)輕摻雜一側(cè)的摻雜濃度比E-B結(jié)輕摻雜一側(cè)的濃度低，所以＞。另外注意到是基區(qū)寬度，是基區(qū)中準(zhǔn)中

30、性基區(qū)寬度；也就是說(shuō)，對(duì)于PNP晶體管，有：</p><p>　　其中和分別是位于N型區(qū)內(nèi)的E-B和C-B耗盡區(qū)寬度，在BJT分析中指的就是準(zhǔn)中性基區(qū)寬度。</p><p>　　E-B結(jié)的內(nèi)建電勢(shì)為：</p><p>　　C-B結(jié)的內(nèi)建電勢(shì)為：</p><p>　　根據(jù)公式,E-B結(jié)在基區(qū)一邊的耗盡層寬度為：</p><p

31、>　　∵ ，可以當(dāng)成單邊突變結(jié)處理</p><p>　　C-B結(jié)在基區(qū)一邊的耗盡層厚度為：</p><p><b>　　根據(jù)公式有：</b></p><p><b>　　求解得到</b></p><p>　　由上述可得基區(qū)總寬度：</p><p>　　滿足條件：。但是

32、為了與標(biāo)準(zhǔn)工藝相對(duì)應(yīng)，，方便以后的計(jì)算。</p><p><b>　　4.4 擴(kuò)散結(jié)深</b></p><p>　　在晶體管的電學(xué)參數(shù)中，擊穿電壓與結(jié)深關(guān)系最為密切，它隨結(jié)深變淺，曲率半徑減小而降低，因而為了提高擊穿電壓，要求擴(kuò)散結(jié)深一些。但另一方面，結(jié)深卻又受條寬限制，由于基區(qū)積累電荷增加，基區(qū)渡越時(shí)間增長(zhǎng)，有效特征頻率就下降，因此，通常選?。?lt;/p>

33、<p><b>　　反射結(jié)結(jié)深為</b></p><p><b>　　集電結(jié)結(jié)深為</b></p><p>　　4.5 芯片厚度和質(zhì)量</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的是電阻率為的P型硅，晶向是<111>。硅片厚度主要由集電結(jié)深、集電區(qū)厚度、襯底反擴(kuò)散層厚度決定。同時(shí)擴(kuò)散結(jié)深并不完全一致，在測(cè)量

34、硅片厚度時(shí)也存在一定誤差。因此在選取硅片厚度時(shí)必須留有一定的的余量。襯底厚度要選擇適當(dāng)，若太薄，則易碎，且不易加工；若太厚，則芯片熱阻過(guò)大。因此，在工藝操作過(guò)程中，一般硅片的厚度都在300um以上，但最后要減薄到150～200um。硅片的質(zhì)量指標(biāo)主要是要求厚度均勻，電阻率符合要求，以及材料結(jié)構(gòu)完整、缺陷少等。</p><p>　　4.6 晶體管的橫向設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇</p><p>

35、<b>　　(1)橫向設(shè)計(jì)</b></p><p>　　進(jìn)行晶體管橫向設(shè)計(jì)的任務(wù)，是根據(jù)晶體管主要電學(xué)參數(shù)指標(biāo)的要求，選取合適的幾何圖形，確定圖形尺寸，繪制光刻版圖。晶體管的圖形結(jié)構(gòu)種類繁多：從電極配置上區(qū)分，有延伸電極和非延伸電極之分；從圖形形狀看，有圓形、梳狀、網(wǎng)格、覆蓋、菱形等不同的幾何圖形。眾多的圖形結(jié)構(gòu)各有其特色。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)的晶體管只是普

36、通的晶體管，對(duì)圖形結(jié)構(gòu)沒(méi)有特別的要求，所以只是采用普通的單條形結(jié)構(gòu)。三極管剖面圖如圖5，三極管俯視圖如圖6。</p><p>　　圖5：三極管剖面圖 圖6：三極管俯視圖</p><p>　　(2) 基區(qū)、發(fā)射區(qū)與集電區(qū)面積的計(jì)算</p><p>　　基區(qū)面積無(wú)特別要求，取有效的</p><

37、;p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，涉及到集電極電流受基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)的限制。有公式：</p><p>　　為了與標(biāo)準(zhǔn)工藝相對(duì)應(yīng)，將發(fā)射區(qū)的面積取為28 um2</p><p>　　由最大飽和壓降VCES≤2V可得到：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中、為臨界飽和時(shí)的結(jié)壓降，通常V，可以到《

38、半導(dǎo)體物理學(xué)》第七版，電子工業(yè)出版社一書(shū)的124頁(yè)，圖4-15進(jìn)行查得，由（8）式得：</p><p>　　另外，為滿足散熱要求，取AC要大一些。</p><p>　　故最終決定的三個(gè)區(qū)的面積分別為，，</p><p>　　(2)基區(qū)和發(fā)射區(qū)面積</p><p><b>　　發(fā)射區(qū)面積取</b></p>&

39、lt;p><b>　　基區(qū)面積取。</b></p><p><b>　　5、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1 工藝部分雜質(zhì)參數(shù)</p><p>　　計(jì)算思路：發(fā)射區(qū)擴(kuò)散時(shí)間氧化層厚度?在發(fā)射區(qū)擴(kuò)散時(shí)基區(qū)擴(kuò)散結(jié)深?基區(qū)擴(kuò)散時(shí)間?基區(qū)掩蔽層厚度?氧化時(shí)間。</p><p>　　由

40、于二次氧化，必須在考慮基區(qū)擴(kuò)散深度時(shí)須對(duì)發(fā)射區(qū)掩蔽層消耗的硅進(jìn)行補(bǔ)償（在前面計(jì)算已將它計(jì)算在內(nèi)了）。下表是計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)過(guò)程中要用到的：</p><p>　　表1 硅中磷和硼的與（微電子工藝基礎(chǔ)119頁(yè)表5-1）</p><p>　　表2：二氧化硅中磷和硼的與（微電子工藝基礎(chǔ)106頁(yè)表4-6）</p><p>　　5.2 基區(qū)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程</p>

41、;<p>　　5.2.1 預(yù)擴(kuò)散時(shí)間</p><p>　　圖7 雜質(zhì)在硅中的溶解度（實(shí)用集成電路工藝手冊(cè)107頁(yè)圖6-7）</p><p>　　PNP基區(qū)的磷預(yù)擴(kuò)散的溫度取1120℃，即1353K.</p><p><b>　　單位面積雜質(zhì)濃度：</b></p><p>　　由上述表1可知磷在硅中有：

42、 </p><p><b>　　由圖七可知，取</b></p><p>　　由公式 ，得出基區(qū)的預(yù)擴(kuò)散時(shí)間： </p><p>　　5.2.2 氧化層厚度&

43、lt;/p><p>　　氧化層厚度的最小值由預(yù)擴(kuò)散（1353K）的時(shí)間t=12min來(lái)決定的，且服從余誤差分布，并根據(jù)假設(shè)可求 ，由一些相關(guān)資料可查出磷（P）在溫度1080℃時(shí)在中的擴(kuò)散系數(shù)：，查表得</p><p>　　為了計(jì)算簡(jiǎn)便，并考慮到生產(chǎn)實(shí)際情況，取基區(qū)氧化層厚度為7000。</p><p>　　5.2.3 基區(qū)再擴(kuò)散的時(shí)間</p><p

44、>　　PNP基區(qū)的磷再擴(kuò)散的溫度這里取1200℃，即1473k。，此時(shí)，磷的擴(kuò)散系數(shù)： </p><p>　　由于預(yù)擴(kuò)散的結(jié)深很淺，可將它忽略，故，</p><p>　　由再擴(kuò)散結(jié)深公式：，</p><p>　　而且 ， </p>&

45、lt;p><b>　　故可整理為： </b></p><p><b>　　即</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)得： ，由MATLAB計(jì)算</p><p>　　解得基區(qū)再擴(kuò)散的時(shí)間： t=4.0h</p><p>　　5.3 發(fā)射區(qū)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程</p><p&g

46、t;　　5.3.1 預(yù)擴(kuò)散時(shí)間</p><p>　　PNP發(fā)射區(qū)的硼預(yù)擴(kuò)散的溫度這里取950℃，即1223K。</p><p><b>　　單位面積雜質(zhì)濃度：</b></p><p>　　由上述表1可知硼在硅中有： </p><p><b>　　查表知，取</b></p>&l

47、t;p>　　由公式 ，得出發(fā)射區(qū)的預(yù)擴(kuò)散時(shí)間： </p><p>　　5.3.2 氧化層厚度</p><p>　　氧化層厚度的最小值由預(yù)擴(kuò)散（1223K）的時(shí)間t=1234.5s來(lái)決定的，且服從余誤差分

48、布，并根據(jù)假設(shè)可求 ，由一些相關(guān)資料可查出硼（B）在溫度950℃時(shí)在中的擴(kuò)散系數(shù)：</p><p>　　考慮到生產(chǎn)實(shí)際情況，發(fā)射區(qū)氧化層厚度取為6000。</p><p>　　5.3.3 發(fā)射區(qū)再擴(kuò)散的時(shí)間</p><p>　　PNP發(fā)射區(qū)的硼再擴(kuò)散的溫度這里取1170℃，即1443K，則 </p><p>　　由于預(yù)擴(kuò)散的結(jié)深很淺，可將它

49、忽略，故，</p><p>　　由再擴(kuò)散結(jié)深公式：，</p><p>　　而且 ， </p><p><b>　　所以有： </b></p><p><b>　　即</b></p&

50、gt;<p>　　化簡(jiǎn)得： ，由MALTAB計(jì)算</p><p>　　解得發(fā)射區(qū)的再擴(kuò)散的時(shí)間： t=1.5h</p><p>　　5.4 氧化時(shí)間的計(jì)算</p><p>　　5.4.1 基區(qū)氧化時(shí)間</p><p>　　表3 1100℃的干氧和濕氧的氧化速率常數(shù)（半導(dǎo)體制造基礎(chǔ)41頁(yè)）</p><p

51、>　　表4 1200℃的干氧和濕氧的氧化速率常數(shù)（半導(dǎo)體制造基礎(chǔ)41頁(yè)）</p><p><b>　　（1）基區(qū)氧化時(shí)間</b></p><p>　　前面已算出基區(qū)氧化層厚度是6000，設(shè)氧化溫度是1100℃，為了保證氧化層的質(zhì)量，故采用干氧（1000）--濕氧(4000)—干氧(1000)工藝。</p><p><b>　　

52、查資料可知 </b></p><p>　　所以1100℃干氧的情況下：；</p><p>　　1100℃濕氧的情況下：，將上面的厚度對(duì)應(yīng)代入得到：</p><p>　　干氧18.67min（1000）--濕氧15min(4000)—干氧18.67min(1000)</p><p>　　總的時(shí)間：53min</p>

53、<p>　　(2)發(fā)射區(qū)氧化時(shí)間</p><p>　　因?yàn)榘l(fā)射區(qū)氧化層厚度是7000，取氧化溫度為1200℃，為了保證氧化層的質(zhì)量，故采用干氧（500）--濕氧(6000)—干氧(500)工藝。</p><p>　　方法同基區(qū)氧化時(shí)間的計(jì)算方法一樣，1200℃干氧的情況下：，</p><p>　　1200℃濕氧的情況下：，解得：</p>&

54、lt;p>　　干氧6min（500）--濕氧16min(6000)—干氧6min(500)</p><p>　　總的時(shí)間：28min</p><p><b>　　6、設(shè)計(jì)參數(shù)總結(jié)</b></p><p>　　采用外延硅片，其襯底的電阻率為7的P型硅，選取<111>晶向。</p><p>　　表2 設(shè)計(jì)

55、參數(shù)總表</p><p><b>　　7、工藝流程圖</b></p><p>　　PNP晶體管生產(chǎn)總的工藝流程圖如下:</p><p>　　1.硅片清洗 2.氧化</p><p>　　<111>晶向，電阻率為1.17Ω，

56、 作為掩蔽膜</p><p><b>　　用1號(hào)清洗液</b></p><p>　　---------------------------------------------------------------------</p><p>　　光刻基區(qū) 磷擴(kuò)散<

57、/p><p>　　在掩膜板上光刻一個(gè)基區(qū)窗口，面積為 雜質(zhì)濃度為；預(yù)擴(kuò)散溫度為； 預(yù)擴(kuò)散時(shí)間為；</p><p>　　----------------------------------------------------------------------------------

58、-</p><p>　　5去氧化膜 6.磷再擴(kuò)散</p><p>　　將預(yù)擴(kuò)散中摻入雜質(zhì)的氧化層 再擴(kuò)散溫度為；再擴(kuò)散時(shí)間為；</p><p>　　通過(guò)清洗工藝去掉 基區(qū)結(jié)深為；氧化一層氧化膜作為掩蔽膜</p><p>　　----

59、----------------------------------------------------------------</p><p>　　7.光刻發(fā)射區(qū) 8.硼預(yù)擴(kuò)散</p><p>　　在掩膜板上光刻一個(gè)發(fā)射區(qū)窗口 雜質(zhì)濃度為；預(yù)擴(kuò)散溫度為； 面積為；

60、預(yù)擴(kuò)散時(shí)間為；</p><p>　　-------------------------------------------------------------------------------------</p><p>　　去氧化膜10.硼再擴(kuò)散</p><p>　　將預(yù)擴(kuò)散中摻入雜質(zhì)的氧化層 再擴(kuò)散溫度為；再擴(kuò)散時(shí)間為

61、； </p><p>　　通過(guò)清洗工藝去掉基區(qū)結(jié)深為； </p><p>　　---------------------------------------------------------------------</p><p>　　沉積保護(hù)層 12.光刻接觸孔</p><p>　　保護(hù)晶體管各

62、區(qū)雜質(zhì)濃度不變</p><p>　　------------------------------------------------------------------- </p><p>　　13.金屬化14.光刻金屬孔</p><p>　　---------------------------------------------------

63、------------------ </p><p>　　15.參數(shù)檢測(cè)（用晶體管測(cè)試儀測(cè)試相關(guān)參數(shù)，驗(yàn)證其正確性）</p><p><b>　　8、生產(chǎn)工藝流程</b></p><p><b>　　8.1 硅片清洗</b></p><p><b>　　1.清洗原理：</b>

64、</p><p>　　a. 表面活性劑的增溶作用：表面活性劑濃度大于臨界膠束濃度時(shí)會(huì)在水溶液中 </p><p>　　形成膠束，能使不溶或微溶于水的有機(jī)物的溶解度顯著增大。</p><p>　　b.表面活性劑的潤(rùn)濕作用：固－氣界面消失，形成固－液界面</p><p>　　c.起滲透作用；利用表面活性劑的潤(rùn)濕性降低溶液的表面張力后，再由滲透劑

65、的 </p><p>　　滲透作用將顆粒托起，包裹起來(lái)。具有極強(qiáng)滲透力的活性劑分子可深入硅片表 </p><p>　　面與吸附物之間，起劈開(kāi)的作用，活性劑分子將顆粒托起并吸附于硅片表面上， </p><p>　　降低表面能。顆粒周?chē)参揭粚踊钚詣┓肿?，防止顆粒再沉積。</p><p>　　通過(guò)對(duì)污染物進(jìn)行化學(xué)腐蝕、物理滲透和機(jī)械作用，達(dá)到

66、清洗硅片的目的。</p><p>　　硅片清洗液是指能夠除去硅片表面沾污物的化學(xué)試劑或幾種化學(xué)試劑配制的 </p><p>　　混合液。常用硅片清洗液有：</p><p>　　圖片摘自《實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》P132</p><p><b>　　8.2 氧化工藝</b></p><p>　　8.2.1

67、氧化原理</p><p>　　二氧化硅能夠緊緊地依附在硅襯底表面，具有極穩(wěn)定的化學(xué)性和電絕緣性，因此，二氧化硅可以用來(lái)作為器件的保護(hù)層和鈍化層，以及電性能的隔離、絕緣材料和電容器的介質(zhì)膜。</p><p>　　二氧化硅的另一個(gè)重要性質(zhì)，對(duì)某些雜質(zhì)（如硼、磷、砷等）起到掩蔽作用，從而可以選擇擴(kuò)散；正是利用這一性質(zhì)，并結(jié)合光刻和擴(kuò)散工藝，才發(fā)展起來(lái)平面工藝和超大規(guī)模集成電路。</p>

68、;<p>　　制備二氧化硅的方法很多，但熱氧化制備的二氧化硅掩蔽能力最強(qiáng)，是集成電路工藝最重要的工藝之一。由于熱生長(zhǎng)制造工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，SiO2膜較致密，所以采用熱氧化二氧化硅制備工藝。</p><p><b>　　高溫氧化的機(jī)理：</b></p><p>　　即化學(xué)反應(yīng)如下所示：</p><p>　　氧化層形成后，氧原子

69、必須穿過(guò)氧化層到達(dá)硅表面并在那里進(jìn)行反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)在 Si-SiO2 界面發(fā)生。完成這個(gè)過(guò)程必須經(jīng)過(guò)以下三個(gè)連續(xù)的步驟： 1．氧化劑分子由汽相內(nèi)部遷移到汽相與氧化介質(zhì)膜界面處。 2．氧化劑分子擴(kuò)散通過(guò)業(yè)已生成的初始氧化層。 3．氧化劑分子到達(dá)初始氧化層與硅的界面處與硅繼續(xù)反應(yīng)。 </p><p>　　2. 氧化方式比較： </p><p>　　在生產(chǎn)中，一般采用干氧—濕氧—干氧，

70、交替使用的氧化方法，由于濕氧氧化生長(zhǎng)的二氧化硅薄膜表面存在硅烷醇（Si―OH），和光刻膠粘潤(rùn)不良，光刻時(shí)易產(chǎn)生浮膠現(xiàn)象，若再通一段時(shí)間的干氧，可使硅烷醇轉(zhuǎn)變成硅氧烷（Si―O―Si），成為疏水表面，從而改善二氧化硅表面與光刻膠的接觸，使光刻時(shí)不易產(chǎn)生浮膠。另外可以在較短的時(shí)間內(nèi)，獲得較好的氧化層。</p><p>　　根據(jù)迪爾和格羅夫模型，熱氧化過(guò)程須經(jīng)歷如下過(guò)程：</p><p>　?。?/p>

71、1）氧化劑從氣體內(nèi)部以擴(kuò)散形式穿過(guò)滯流層運(yùn)動(dòng)到SiO2-氣體界面，其流密度用F1表示，流密度定義為單位時(shí)間通過(guò)單位面積的粒子數(shù)。</p><p>　?。?）氧化劑以擴(kuò)散方式穿過(guò)SiO2層（忽略漂移的影響），到過(guò)SiO2-Si界面，其流密度用F2表示。</p><p>　?。?）氧化劑在Si表面與Si反應(yīng)生成SiO2，流密度用F3表示。</p><p>　　（4）反應(yīng)

72、的副產(chǎn)物離開(kāi)界面。</p><p>　　氧化的致密性和氧化層厚度與氧化氣氛（氧氣、水氣）、溫度和氣壓有密切關(guān)系。應(yīng)用于集成電路掩蔽的熱氧化工藝一般采用干氧→濕氧→干氧工藝制備。</p><p>　　8.2.2 氧化工藝步驟</p><p>　?。?）開(kāi)氧化爐，并將溫度設(shè)定倒750--850℃，開(kāi)氧氣流量2升/分鐘；</p><p>　?。?

73、）打開(kāi)凈化臺(tái)，將清洗好的硅片裝入石英舟，然后，將石英舟推倒恒溫區(qū)。并開(kāi)始升溫；</p><p>　?。?）達(dá)到氧化溫度后，調(diào)整氧氣流量3升/分鐘，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，確定干氧時(shí)間。在開(kāi)始干氧的同時(shí)，將濕氧水壺加熱到95-98℃。干氧完成后，立即開(kāi)濕氧流量計(jì)，立即進(jìn)入濕氧化。同時(shí)關(guān)閉干氧流量計(jì)，確定濕氧時(shí)間；</p><p>　?。?）濕氧完成，開(kāi)干氧流量計(jì)，調(diào)整氧氣流量3升/分鐘，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，確定

74、干氧時(shí)間；</p><p>　　（5）干氧完成后，開(kāi)氮?dú)饬髁坑?jì)，調(diào)整氮?dú)饬髁?升/分鐘，并開(kāi)始降溫，降溫時(shí)間30分鐘；</p><p>　?。?）將石英舟拉出，并在凈化臺(tái)內(nèi)將硅片取出，同時(shí)，檢測(cè)氧化層表面狀況和厚度；</p><p>　?。?）關(guān)氧化爐，關(guān)氣體。</p><p>　　8.2.3 測(cè)量氧化層厚度</p><p

75、>　　氧化完成后，根據(jù)芯片表面顏色大致可以判斷出氧化硅的厚度。因?yàn)椴煌穸鹊难趸鑼?duì)可見(jiàn)光的折射率不同，芯片表面氧化硅的顏色會(huì)隨著厚度的變化呈現(xiàn)周期性變化，下面是不同厚度對(duì)應(yīng)的大致顏色，可作為氧化層厚度的大致判斷依據(jù)。</p><p><b>　　8.3 光刻工藝</b></p><p>　　8.3.1 光刻原理</p><p><

76、;b>　　光刻工藝原理 </b></p><p>　　通常采用的接觸式曝光的光刻工藝是光學(xué)照相和化學(xué)腐蝕相結(jié)合、在SiO2薄層上或者金屬薄層上獲得所需的精細(xì)圖形的方法，是微電子技術(shù)的基礎(chǔ)。薄層上需要獲得的精細(xì)圖形首先用制版的方法做成光刻掩膜版（簡(jiǎn)稱光刻版、相當(dāng)于照相底片），光刻掩膜版根據(jù)圖形需要，有的地方透光，有的地方不透光。光學(xué)照相是在一種感光膠膜上進(jìn)行的，這種膠膜相當(dāng)于照相膠卷上的藥膜，但

77、同時(shí)有抗腐蝕性，因而稱之為光致抗蝕劑（又稱光刻膠），主要分為正膠和負(fù)膠兩種。負(fù)膠的特點(diǎn)是：膠膜凡是被光照射到的地方，發(fā)生了交鏈反應(yīng)，變成為大分子，經(jīng)過(guò)曝光的膠膜在顯影液中會(huì)保留下來(lái)，以保護(hù)膠膜下的薄膜在后續(xù)的腐蝕工藝中不被腐蝕。而正膠則相反，光照使其發(fā)生分解反應(yīng)，利用合適顯影液就會(huì)溶除曝光部分的膠膜。經(jīng)腐蝕后獲得與光刻掩模版相對(duì)應(yīng)的圖形。隨著微電子器件尺寸越來(lái)越小，光刻工藝的進(jìn)步是最基本的技術(shù)支撐。</p><p&g

78、t;　　集成電路對(duì)光刻的基本要求有如下幾個(gè)方面：</p><p>　　高分辨率：集成度越高則要求條寬越細(xì)，要求光刻技術(shù)的圖形分辨率越高；</p><p>　　高靈敏度：靈敏度是指光刻機(jī)的感光速度；</p><p><b>　　低缺陷；</b></p><p>　　精密的套刻對(duì)準(zhǔn)：集成電路的圖形結(jié)構(gòu)需要多此光刻完成，每次曝

79、光都需 要相互套準(zhǔn)，因此集成電路對(duì)光刻套準(zhǔn)要求非常高。</p><p><b>　　光刻工藝步驟</b></p><p><b>　　1. 準(zhǔn)備：</b></p><p>　　A) 開(kāi)前烘，堅(jiān)膜烘箱，前烘溫度設(shè)定95℃，堅(jiān)膜溫度為120℃。</p><p>　　B) 涂膠前15分鐘開(kāi)啟圖膠凈化臺(tái)，

80、調(diào)整轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)要求。</p><p>　　C) 光刻前30分鐘，開(kāi)啟光刻機(jī)汞燈。</p><p>　　D) 開(kāi)啟腐蝕恒溫槽，溫度設(shè)定40℃</p><p>　　E) 清洗膠瓶和吸管，并倒好光刻膠。</p><p>　　F) 清洗掩膜版（基區(qū)光刻掩膜版），并在凈化臺(tái)下吹干</p><p>　　2. 涂膠：光刻工藝采

81、用旋轉(zhuǎn)涂膠法，涂膠前設(shè)定好予勻轉(zhuǎn)速和時(shí)間，甩干速度和時(shí)間。將氧化完成或擴(kuò)散完成的硅片放在涂膠頭上，滴上光刻膠進(jìn)行涂膠，要求膠面均勻、無(wú)缺陷、無(wú)未涂區(qū)域。</p><p>　　3. 前烘： 將涂好光刻膠的硅片放入前烘烘箱，并計(jì)時(shí)，前烘完成后將硅片取出，</p><p>　　4. 對(duì)準(zhǔn)： 將掩膜版上在光刻機(jī)上，并進(jìn)行圖形套準(zhǔn)。</p><p>　　5. 曝光：將套準(zhǔn)后的

82、硅片頂緊，檢查套準(zhǔn)誤差、檢查曝光時(shí)間，確認(rèn)無(wú)誤后，進(jìn)行曝光。</p><p>　　6. 顯影：采用浸泡顯影，分別在1#顯影液，2#顯影液顯3-5分鐘，然后在定影液定影3-5分鐘，之后在甩干機(jī)中甩干，在顯微鏡下檢查是否合格，否則，返工。</p><p>　　7. 堅(jiān)膜：在顯影檢查合格后將硅片放入堅(jiān)膜烘箱進(jìn)行堅(jiān)膜，設(shè)定堅(jiān)膜時(shí)間。</p><p>　　8. 腐蝕：將堅(jiān)膜好

83、的硅片準(zhǔn)備腐蝕，首先確認(rèn)氧化層厚度，計(jì)算腐蝕時(shí)間。然后進(jìn)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。</p><p>　　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。</p><p>　　8.4 磷擴(kuò)散工藝（基區(qū)擴(kuò)散）</p><p>　　8.4.1 工藝原理</p><p&g

84、t;　?。?）擴(kuò)散是微觀粒子的一種極為普遍的熱運(yùn)動(dòng)形式，各種分離器件和集成電路制造中的固態(tài)擴(kuò)散工藝簡(jiǎn)稱擴(kuò)散，磷擴(kuò)散工藝是將一定數(shù)量的磷雜質(zhì)摻入到硅片晶體中，以改變硅片原來(lái)的電學(xué)性質(zhì)。</p><p>　　磷擴(kuò)散是屬于替位式擴(kuò)散，采用預(yù)擴(kuò)散和再擴(kuò)散兩步擴(kuò)散法，</p><p>　　預(yù)擴(kuò)散分布為余誤差分布；再擴(kuò)散雜質(zhì)分布為高斯分布。</p><p>　　8.4.2 工藝

85、步驟</p><p>　　1.準(zhǔn)備：開(kāi)擴(kuò)散爐，并將溫度設(shè)定倒700--750℃，開(kāi)氮?dú)饬髁?升/分鐘。本實(shí)驗(yàn)采用液態(tài)源擴(kuò)散，源溫用低溫恒溫槽保持在5℃以內(nèi)。</p><p>　　2.硅片清洗：清洗硅片（見(jiàn)清洗工藝）將清洗好的硅片甩干。</p><p>　　3.將從石英管中取出石英舟，將硅片裝在石英舟上，并將石英舟推到恒溫區(qū)。</p><p>

86、　　4.調(diào)節(jié)溫控器，使溫度達(dá)到預(yù)擴(kuò)散溫度800℃，調(diào)節(jié)氧氣調(diào)整氧氣流量為3升/分鐘，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，根據(jù)工藝條件進(jìn)行干氧。</p><p>　　5.干氧完成后，開(kāi)氮?dú)饬髁坑?jì)，按工藝條件調(diào)節(jié)氮?dú)庋鯕獗壤?，然后，開(kāi)通源閥，使通源流量達(dá)到工藝要求，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。</p><p>　　6.通源完成后，關(guān)閉通源流量計(jì)，保持氮?dú)?、氧氣流量進(jìn)行吹氣，吹氣完成后，調(diào)整氮?dú)饬髁?升/分鐘，關(guān)閉氧氣流量計(jì)，同時(shí)調(diào)整

87、擴(kuò)散爐溫控器，進(jìn)行降溫30分鐘。之后，拉出石英舟，取出硅片，漂去磷硅玻璃，沖洗干凈后，檢測(cè)R□值用四探針?lè)ㄟM(jìn)行測(cè)量。</p><p>　　四探針?lè)ㄖ刑结樀乳g距配置，有恒流源供給外側(cè)兩根探針一個(gè)小電流I，在內(nèi)部?jī)蓚€(gè)探針之間可以測(cè)到電壓V，對(duì)于厚度遠(yuǎn)小于直徑d的薄型半導(dǎo)體樣品來(lái)說(shuō)，電阻率可以由下式給出:</p><p>　　式中CF為修正因子，它與壁紙d/s有關(guān)，s為探針間距，當(dāng)d/s>

88、20時(shí)，修正因子為4.54。</p><p>　　7.將預(yù)擴(kuò)散硅片用2#液清洗，沖洗干凈甩干。</p><p>　　8.取出再擴(kuò)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)。</p><p>　　9.調(diào)節(jié)溫控器，使溫度達(dá)到再擴(kuò)散溫度1250℃，調(diào)整氧氣流量3升/分鐘，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，根據(jù)工藝條件進(jìn)行干氧11分鐘。</p><p>　　1

89、0.在開(kāi)始干氧同時(shí)，將濕氧水壺加熱到95-98℃。干氧完成后，開(kāi)濕氧流量計(jì)，立即進(jìn)入濕氧化。同時(shí)關(guān)閉干氧流量計(jì)。根據(jù)工藝條件進(jìn)行濕氧36分鐘。</p><p>　　11.濕氧完成，開(kāi)干氧流量計(jì)，調(diào)整氧氣流量3升/分鐘，并根據(jù)工藝條件確定干氧時(shí)間為11分鐘。</p><p>　　12.干氧完成后，開(kāi)氮?dú)饬髁坑?jì)，流量3升/分鐘，根據(jù)工藝條件，確定氮?dú)鈺r(shí)間328分鐘。</p>&l

90、t;p>　　13.氮?dú)馔瓿珊?，主擴(kuò)散結(jié)束，調(diào)整溫控器降溫，氮?dú)饬髁坎蛔儯瑫r(shí)間30分鐘。</p><p>　　14.降溫完成后，拉出石英舟，取出硅片，檢測(cè)氧化層厚度、均勻性，漂去氧化層，沖洗干凈后，檢測(cè)R□值，結(jié)深(磨角法或者SEM法)，β值。</p><p>　　15.將擴(kuò)散后的硅片交光刻工藝，光刻完成后，檢測(cè)擊穿電壓、β值。</p><p>　　16、根據(jù)實(shí)

91、測(cè)β值，與工藝要求進(jìn)行比較，如果不滿足工藝條件，重新計(jì)算再擴(kuò)散時(shí)間，并制定再擴(kuò)散工藝條件，至到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。磷擴(kuò)散工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)束。</p><p>　　第二次光刻工藝（發(fā)射區(qū)光刻）</p><p>　　此次除了光刻掩膜版外（這次用發(fā)射區(qū)光刻掩膜版），步驟與第一次光刻一樣，這里就不再列出。</p><p>　　8.5 硼擴(kuò)散工藝(發(fā)射區(qū)擴(kuò)散)</p>&l

92、t;p><b>　　8.5.1 原理</b></p><p>　　擴(kuò)散是微觀粒子的一種極為普遍的熱運(yùn)動(dòng)形式，各種分離器件和集成電路制造中的固態(tài)擴(kuò)散工藝簡(jiǎn)稱擴(kuò)散，硼擴(kuò)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(lái)的電學(xué)性質(zhì)。</p><p>　　硼擴(kuò)散是屬于替位式擴(kuò)散，采用預(yù)擴(kuò)散和再擴(kuò)散兩個(gè)擴(kuò)散完成。</p><p>　　預(yù)擴(kuò)散

93、分布為余誤差分布；再擴(kuò)散雜質(zhì)分布為高斯分布。</p><p>　　8.5.2 工藝步驟</p><p><b>　　1. 工藝準(zhǔn)備</b></p><p>　　A) 開(kāi)擴(kuò)散爐，并將溫度設(shè)定到750--850℃，開(kāi)氮?dú)饬髁?升/分鐘。</p><p>　　B) 清洗源瓶，并倒好硼源（固態(tài)源，由氧化硼與其他穩(wěn)定的氧化物壓制而

94、成）。</p><p>　　C) 開(kāi)涂源凈化臺(tái)，并調(diào)整好涂源轉(zhuǎn)速。</p><p>　　2. 硅片清洗：清洗硅片（見(jiàn)清洗工藝），將清洗好的硅片甩干。</p><p>　　3. 將清洗干凈、甩干的硅片涂上硼源。</p><p>　　4. 從石英管中取出石英舟，將硅片裝在石英舟上，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(kuò)散溫度950℃，并

95、開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間是1345秒（約22分鐘）。</p><p>　　5. 預(yù)擴(kuò)散完成后，拉出石英舟，取出硅片，漂去硼硅玻璃，沖洗干凈后，檢測(cè)R□值,用四探針?lè)ㄟM(jìn)行測(cè)量。</p><p>　　四探針?lè)ㄖ刑结樀乳g距配置，有恒流源供給外側(cè)兩根探針一個(gè)小電流I，在內(nèi)部?jī)蓚€(gè)探針之間可以測(cè)到電壓V，對(duì)于厚度遠(yuǎn)小于直徑d的薄型半導(dǎo)體樣品來(lái)說(shuō)，電阻率可以由下式給出:</p><p>　

96、　式中CF為修正因子，它與壁紙d/s有關(guān)，s為探針間距，當(dāng)d/s>20時(shí)，修正因子為4.54。</p><p>　　6.將預(yù)擴(kuò)散硅片用2#液清洗，沖洗干凈甩干。</p><p>　　7.取出再擴(kuò)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(kuò)散溫度1200℃，調(diào)整氧氣流量3升/分鐘，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，前面已算出再擴(kuò)散時(shí)間6571秒（110分鐘），同時(shí)根據(jù)工

97、藝條件先進(jìn)行干氧氧化。</p><p>　　8.調(diào)節(jié)氧氣調(diào)整氧氣流量為3升/分鐘，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，干氧時(shí)間是17分鐘。在開(kāi)始干氧同時(shí)，將濕氧水壺加熱到95℃。</p><p>　　9.干氧完成后，開(kāi)氮?dú)饬髁坑?jì)，按工藝條件調(diào)節(jié)氮?dú)庋鯕獗壤?，然后，開(kāi)通源閥，使通源流量達(dá)到工藝要求，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。</p><p>　　10.干氧完成后，開(kāi)濕氧流量計(jì)，立即進(jìn)入濕氧化。同時(shí)關(guān)閉干氧

98、流量計(jì)。根據(jù)工藝條件進(jìn)行濕氧，濕氧時(shí)間是22分鐘。</p><p>　　11.濕氧完成后，開(kāi)干氧流量計(jì)，調(diào)整氧氣流量3升/分鐘，并根據(jù)工藝條件確定干氧時(shí)間，干氧時(shí)間是17分鐘。</p><p>　　12.干氧完成后，開(kāi)氮?dú)饬髁坑?jì)，流量3升/分鐘，根據(jù)工藝條件，確定氮?dú)鈺r(shí)間54分鐘。</p><p>　　13.氮?dú)馔瓿珊?，再擴(kuò)散結(jié)束，調(diào)整溫控器降溫，氮?dú)饬髁坎蛔?，時(shí)間

99、30分鐘。</p><p>　　14.降溫完成后，拉出石英舟，取出硅片，檢測(cè)氧化層厚度、均勻性，漂去氧化層，沖洗干凈后，檢測(cè)R□值，結(jié)深(磨角法或者SEM法)，β值。</p><p>　　15.將擴(kuò)散后的硅片交光刻工藝，光刻完成后，檢測(cè)擊穿電壓、β值。</p><p>　　16.根據(jù)實(shí)測(cè)β值，與工藝要求進(jìn)行比較，如果不滿足工藝條件，重新計(jì)算再擴(kuò)散時(shí)間，并制定再擴(kuò)散工

100、藝條件，至到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。硼擴(kuò)散工藝結(jié)束。</p><p><b>　　版圖</b></p><p>　　一般的晶體管需要七塊掩膜版，最簡(jiǎn)單的晶體生產(chǎn)中至少需要三塊掩膜版，我所設(shè)計(jì)的掩膜版是配合正膠使用的。第一塊是基區(qū)掩膜版（面積是18×20=360μm2），如圖10；第二塊是發(fā)射區(qū)掩膜版面積是10.5×10.5=110μm2，如圖11；第三塊是接

101、觸孔掩膜版（面積是7×3=21μm2），如圖12。掩膜版有四個(gè)對(duì)準(zhǔn)孔，從第一塊到第三塊對(duì)準(zhǔn)孔是縮小的，這就要求在生產(chǎn)過(guò)程中有一個(gè)對(duì)準(zhǔn)精度。三塊掩膜版疊加在一起的情形如圖13。</p><p><b>　　10、心得體會(huì)</b></p><p>　　首先感謝**老師這段時(shí)間對(duì)我們的辛勤教導(dǎo)和對(duì)這次課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。從這一次的課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了許多。之前，我們已

102、經(jīng)學(xué)完了固體物理、半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件物理和集成電路工藝原理，對(duì)集成電路的設(shè)計(jì)有一個(gè)大概的了解，但是這些知識(shí)還沒(méi)有真正在腦海里成為一個(gè)體系，就像一盤(pán)散沙，更不會(huì)如何去運(yùn)用這些知識(shí)去設(shè)計(jì)作品。這一次課程設(shè)計(jì)一開(kāi)始，我查閱大量的資料，并且復(fù)習(xí)鞏固了以前學(xué)的這些知識(shí)，參考大量論文，因此逐漸形成了一個(gè)思路，慢慢地一步一步完成我的課程設(shè)計(jì)，其中也遇到了大量問(wèn)題。比如工藝參數(shù)之間如何推導(dǎo)和確定、改用哪些公式等等。這個(gè)時(shí)候，我跑了很多次圖書(shū)館查閱資

103、料和在網(wǎng)上搜索資料，逐步攻破種種難關(guān)。其中，我還發(fā)現(xiàn)不同的書(shū)籍對(duì)一些參數(shù)的提供不一致的情況，甚至相差甚遠(yuǎn)。這個(gè)時(shí)候，我查閱更多的資料，并仔細(xì)比對(duì)和論證，最終確定一個(gè)合適的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。此外，我發(fā)覺(jué)這次課程設(shè)計(jì)中大量的數(shù)據(jù)是從國(guó)內(nèi)外書(shū)籍提供的表查閱得出的，因此難免會(huì)有誤差，我建議以后能夠查閱到更多有依據(jù)和詳細(xì)的圖表，或者通過(guò)軟件計(jì)算更準(zhǔn)確得出結(jié)論，那樣會(huì)更好。最后，我要感謝這段時(shí)間**同學(xué)的指導(dǎo)和幫助，沒(méi)有他們，我也完成不了這次課程設(shè)計(jì)。

104、相信這一</p><p>　　此外，關(guān)于這次課程設(shè)計(jì)一點(diǎn)小建議，建議指導(dǎo)老師題意提供更多準(zhǔn)確的參數(shù)和圖表，方便同學(xué)們參考計(jì)算和查閱。還有在軟件方面給予更多的指導(dǎo)，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果,比如MATLAB的相關(guān)操作方法，以及版圖設(shè)計(jì)相關(guān)的知識(shí)等等，并引導(dǎo)同學(xué)們?nèi)オ?dú)立完成設(shè)計(jì)工作。甚至可以在現(xiàn)代晶體管制作流程等方面具體給同學(xué)們進(jìn)行介紹或者感性認(rèn)識(shí)，為此次課設(shè)奠下強(qiáng)大基礎(chǔ)。</p><p>　　最后

105、，再一次感謝老師和同學(xué)們！</p><p><b>　　11、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)（器件物理），R.F.Pierret電子工業(yè)出版社，2010年7月</p><p>　　2.集成電路制造技術(shù)--原理與工藝，王蔚等編，電子工業(yè)出版社，2010年9月</p><p>　　3.半導(dǎo)體制造基礎(chǔ)

106、，Gary S.May 施敏著，人民郵電出版社，2007年11月</p><p>　　4.微電子工藝基礎(chǔ)，李薇薇等編，化學(xué)工業(yè)出版社，2007年1月 </p><p>　　5.實(shí)用集成電路工藝手冊(cè)，沈文正等編，宇航出版社，1989年10月 </p><p>　　6.晶體管原理與設(shè)計(jì)，北京大學(xué)電子儀器廠半導(dǎo)體專業(yè)編，科學(xué)出版社，1977 </p><