[工学]pnp双极型晶体管的设计

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1、目录1.课程设计目的与任务…………………………………………………………22.设计的内容……………………………………………………………………23.设计的要求与数据……………………………………………………………24.物理参数设计…………………………………………………………………34.1各区掺杂浓度及相关参数的计算………………………………………34.2集电区厚度Wc的选择……………………………………………………64.3基区宽度WB………………………………………………………………64.4扩散结深…………………………………………………………………104.5芯片厚度和质量………………………………

2、…………………………104.6晶体管的横向设计、结构参数的选择…………………………………105.工艺参数设计…………………………………………………………………115.1工艺部分杂质参数………………………………………………………115.2基区相关参数的计算过程………………………………………………115.3发射区相关参数的计算过程……………………………………………135.4氧化时间的计算…………………………………………………………146.设计参数总结…………………………………………………………………167.工艺流程图……………………………………………………………………178.生产工艺流程

3、…………………………………………………………………199.版图……………………………………………………………………………2810.心得体会……………………………………………………………………2911.参考文献……………………………………………………………………3030PNP双极型晶体管的设计1、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

4、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。2、设计的内容设计一个均匀掺杂的pnp型双极晶体管，使T=300K时，β=120，VCEO=15V,VCBO=80V.晶体管工作于小注入条件下，最大集电极电流为IC=5mA。设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响。3、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）根据设计指标设计材料参数，包括发射区、基区和集电区掺杂

5、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、30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。4、物理参数设计4.1各区掺杂浓度及相关参数的计算击穿电压主要由

6、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，由此可得集电区杂质浓度为：由设计的要求可知C-B结的击穿电压为：根据公式,可算出集电区杂质浓度：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:即各区的杂质溶度为：30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P55）根据图1，得到少子

7、迁移率：根据公式可得少子的扩散系数：30图2掺杂浓度与电阻率的函数关系（器件物理P59）根据图2，可得到不同杂质浓度对应的电阻率：30图3少子寿命与掺杂浓度的函数关系（半导体物理P177）根据图3，可得到各区的少子寿命根据公式得出少子的扩散长度：4.2集电区厚度Wc的选择根据公式求出集电区厚度的最小值为：WC的最大值受串联电阻rcs的限制。增大集电区厚度会使串联电阻rcs增加，饱和压降VCES增大，因此WC的最大值受串联电阻限制。综合考虑这两方面的因素，故