pnp双极型晶体管的设计_课程设计

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1、目录一·课程设计目的与任务……………………………………1二·设计的内容………………………………………………1三·设计的要求与数据………………………………………1四·物理参数设计……………………………………………24.1各区掺杂浓度及相关参数的计算……………………24.1.1各区掺杂浓度…………………………………44.1.2迁移率……………………………………………44.1.3扩散系数与电阻率………………………………54.1.4少子寿命和扩散长度……………………………54.2集电区厚度Wc的选择………………………………64.3基区宽度WB………………………

2、…………………74.5扩散结深的设计……………………………………94.6芯片厚度和质量……………………………………104.7晶体管的横向设计、结构参数的选择……………10五、工艺参数设计…………………………………………115.1工艺部分杂质参数…………………………………125.2基区相关参数的计算………………………………145.3发射区相关参数的计算……………………………155.4氧化时间的计算……………………………………16六、物理参数与工艺参数汇总……………………………17七、工艺流程图…………………………………………19八、生产工艺流程……………

3、……………………………23九、版图……………………………………………………33十、心得体会………………………………………………34十一、参考文献……………………………………………35PNP双极型晶体管的设计一、课程设计目的与任务《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

4、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。二、设计的内容设计一个均匀掺杂的pnp型硅双极晶体管，满足T=300K时，基区掺杂浓度为NB=1016cm-3,`共发射极电流增益hfe=50。BVCEO=60V，设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响，假设经验参数为年n=3)三、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．根据设计指标选取材料，确定材料参数，如发射区掺杂浓度NE,基区掺杂浓

5、度NB,集电区掺杂浓度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，如集电区厚度Wc，基区宽度Wb，发射极宽度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．撰写设计报告四、物理参数设计4.1各区

6、掺杂浓度及相关参数的计算4.1.1各区掺杂浓度本实验的晶体管的设计指标：T=300K时，集电极--发射极BVCEO=60V。NB=1016cm-3。对上表参数进行仔细分析后可发现，上述参数中，只有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。（《半导体器件物理》P141）注：n取2~4.图1击穿电压与杂质浓度的关系因为现代工艺中多采用Si作为晶体管的衬底材料，根据要求=222.5V，读出集电区的掺杂浓度为。一般的晶体管各区的浓度要满足N

7、E>>NB>NC，因此，根据经验可取:(1)集电区杂质浓度取：。（2）基区杂质浓度取：。（3）发射区杂质浓度取：。4.1.2迁移率图2迁移率与杂质浓度的关系图通过图2可以查出在300K时，集电区、基区和发射区各自的少子与多子的迁移率如下。少子多子（用于计算电阻率）集电区C—P基区B----N发射区E---P表1各区少子和多子迁移率4.1.2扩散系数与电阻率根据公式可得少子的扩散系数：根据爱因斯坦关系式可以求出各区少子的扩散系数根据公式各区电阻率：（《半导体物理》P95）4.1.3少子寿命和扩散长度图3P型硅中少子电子的寿命和扩散长度与参杂浓度的关系图4

8、P型硅中少子空穴的寿命和扩散长度与参杂浓度的关系为得到较合理的基区准中性宽度，少子寿命取如下经