NPN型双极晶体管(半导体器件课程设计)

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1、微电子器件课程设计报告题目：NPN型双极晶体管班级：微电0802班学号：080803206姓名：李子忠指导老师：刘剑霜2011年6月6日12一、目标结构NPN型双极晶体管二、目标参数最终从IV曲线中提取出包括fT和Gain在内的设计参数.三、在该例中将使用:（1）多晶硅发射双极器件的工艺模拟；（2）在DEVEDIT中对结构网格重新划分；（3）提取fT和peakgain.ATLAS中的解过程:1.设置集电极偏压为2V.2.用log语句用来定义Gummelplot数据集文件.3.用extract语句提取BJT的最大增益"maxgain"以及最大ft,"maxft".Gummelplot:晶体管的

2、集电极电流Ic、基极电流Ib与基极-发射极电压Vbe关系图(以半对数坐标的形式).四、制造工艺设计4.1.首先在ATHENA中定义0.8um*1.0um的硅区域作为基底，掺杂为均匀的砷杂质，浓度为2.0e16/cm3,然后在基底上注入能量为18ev，浓度为4.5e15/cm3的掺杂杂质硼，退火，淀积一层厚度为0.3um的多晶硅，淀积过后，马上进行多晶硅掺杂，掺杂为能量50ev，浓度7.5e15/cm3的砷杂质，接着进行多晶硅栅的刻蚀（刻蚀位置在0.2um处）此时形成N++型杂质（发射区）12。刻蚀后进行多晶氧化，由于氧化是在一个图形化（即非平面）以及没有损伤的多晶上进行的，所以使用的模型将会

3、是fermi以及compress，进行氧化工艺步骤时分别在干氧和氮的气氛下进行退火，接着进行离子注入，注入能量18ev，浓度2.5e13/cm3的杂质硼，随后进行侧墙氧化层淀积并进行刻蚀，再一次注入硼，能量30ev，浓度1.0e15/cm3，形成P+杂质（基区）并作一次镜像处理即可形成完整NPN结构,最后淀积铝电极。4.2.三次注入硼的目的：第一次硼注入形成本征基区;第二次硼注入自对准(self-aligned)于多晶硅发射区以形成一个连接本征基区和p+基极接触的connection.多晶发射极旁的侧墙(spacer-like)结构用来隔开p+基极接触和提供自对准.在模拟过程中,relax语

4、句是用来减小结构深处的网格密度,从而只需模拟器件的一半；第三次硼注入,形成p+基区。4.3.遇到的问题经常遇到这样一种情况:一个网格可用于工艺模拟,但如果用于器件模拟效果却不甚理想.在这种情况下,可以用网格产生工具DEVEDIT用来重建网格,从而以实现整个半导体区域内无钝角三角形.五、原胞版图和工艺仿真结果：用工艺软件ATHENA制作的NPN基本结构：12用Cutline工具截取Boron的浓度分布图如下：12用Cutline工具截取Arsenic的浓度分布图如下：12用Cutline工具截取净掺杂的浓度分布图如下：最后结果如图.可以看出:发射极、基极、集电极的净掺杂浓度分别为10的19、1

5、7(接触处为19)、16次方量级.12参数提取：结深及方块电阻的提取图：运行结果：结深：bc-nxj=0.10218um,be-nxj=0.406303um方块电阻：b-sheet=121.458ohm/square,e-sheet=103.565ohm/square电流方法倍数即电流增益和ft的提取图：1212运行结果：peakcollectorcurrent=0.000397951Apeakgain=83.1365，maxfT=7.69477e+09特征频率:使集电极电流与基极电流之比下降到1的信号频率,也就是无法将输入信号放大时的频率.因此也称截至频率.六、实验心得体会近一周的微电子器

6、件课程设计结束了，通过本次设计，我们学会了用silvaco进行器件仿真，并且懂得了NPN基本结构的工艺流程以及如何提取器件参数，培养了我们独立分析问题和解决问题的能力，懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，希望自己在今后的学习中不断加强理论和实践相结合，提高自己各方面能力。在此感谢老师的耐心指导

7、和队友的默契合作。附录：模拟程序：工艺模拟：goathena#TITLE:PolysiliconEmitterBipolarExample-Ssuprem4->Devedit->Spisces2#IfyoudonothaveDevedit:Pleasecommenttheselinesout....linexloc=0.0spacing=0.0312linexloc=0.2spacing=0.02linexl