pnp雙極型晶體管的設(shè)計(jì)

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1、目錄1.課程設(shè)計(jì)目的與任務(wù)…………………………………………………………22.設(shè)計(jì)的內(nèi)容……………………………………………………………………23.設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)……………………………………………………………24.物理參數(shù)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………34.1各區(qū)摻雜濃度及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算………………………………………34.2集電區(qū)厚度Wc的選擇……………………………………………………64.3基區(qū)寬度WB………………………………………………………………64.4擴(kuò)散結(jié)深…………………………………………………………………104.5芯片厚度和質(zhì)量…………………………………

2、………………………104.6晶體管的橫向設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇…………………………………105.工藝參數(shù)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………115.1工藝部分雜質(zhì)參數(shù)………………………………………………………115.2基區(qū)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程………………………………………………115.3發(fā)射區(qū)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程……………………………………………135.4氧化時(shí)間的計(jì)算…………………………………………………………146.設(shè)計(jì)參數(shù)總結(jié)…………………………………………………………………167.工藝流程圖……………………………………………………………………178.生產(chǎn)工藝流程……

3、……………………………………………………………199.版圖……………………………………………………………………………2810.心得體會(huì)……………………………………………………………………2911.參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………3030PNP雙極型晶體管的設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)目的與任務(wù)《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)。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，

4、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)、集成電路設(shè)計(jì)打下必要的基礎(chǔ)。2、設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)均勻摻雜的pnp型雙極晶體管，使T=300K時(shí)，β=120，VCEO=15V,VCBO=80V.晶體管工作于小注入條件下，最大集電極電流為IC=5mA。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。3、設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)（1）了解晶體管設(shè)計(jì)的一般步驟和設(shè)計(jì)原則。（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

5、,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。（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。（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30時(shí)間。（3）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。（6）根據(jù)現(xiàn)有工藝條件，制定詳細(xì)的工藝實(shí)施方案。4、物理參數(shù)設(shè)計(jì)4.1各區(qū)摻雜濃度及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算擊穿電壓主要由集電區(qū)電阻

6、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。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：由設(shè)計(jì)的要求可知C-B結(jié)的擊穿電壓為：根據(jù)公式,可算出集電區(qū)雜質(zhì)濃度：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:即各區(qū)的雜質(zhì)溶度為：30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）根據(jù)圖1，得到少子遷移率：根據(jù)

7、公式可得少子的擴(kuò)散系數(shù)：30圖2摻雜濃度與電阻率的函數(shù)關(guān)系（器件物理P59）根據(jù)圖2，可得到不同雜質(zhì)濃度對(duì)應(yīng)的電阻率：30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）根據(jù)圖3，可得到各區(qū)的少子壽命根據(jù)公式得出少子的擴(kuò)散長(zhǎng)度：4.2集電區(qū)厚度Wc的選擇根據(jù)公式求出集電區(qū)厚度的最小值為：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。綜合考慮這兩方面的因素，故