《微电子器件与工艺》课程设计指导书 (2)
半导体器件与工艺课程设计
课程设计课程名称微电子器件工艺课程设计题目名称 PNP双极型晶体管的设计学生学院___ 材料与能源学院___ _ 专业班级 08微电子学1班学号 ********** 学生姓名____ 张又文 __ _ 指导教师魏爱香、何玉定 ___2011 年 7 月 6 日广东工业大学课程设计任务书题目名称 pnp 双极型晶体管的设计学生学院 材料与能源学院 专业班级 微电子学专业08级1班姓 名 张又文 学 号3108008033一、课程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。
V CEO =15V,V CBO =80V.晶体管工作于小注入条件下，最大集电极电流为I C =5mA 。
设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响。
二、课程设计的要求与数据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、基区和集电区掺杂浓度N E , N B ,和N C , 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W c ，基本宽度W b ，发射区宽度W e 和扩散结深X jc , 发射结结深X je 等。
4．根据扩散结深X jc , 发射结结深X je 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．撰写设计报告三、课程设计应完成的工作1. 材料参数设计2.晶体管纵向结构设计3.晶体管的横向结构设计（设计光刻基区、发射区和金属化的掩膜版图形）4．工艺参数设计和工艺操作步骤5.总结工艺流程和工艺参数6. 写设计报告四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献1．《半导体器件基础》Robert F. Pierret著，黄如译，电子工业出版社，2004. 2．《半导体物理与器件》赵毅强等译，电子工业出版社，2005年.3．《硅集成电路工艺基础》，关旭东编著，北京大学出版社，2005年.发出任务书日期： 2011 年 6 月 27 日指导教师签名：计划完成日期： 2011年 7月8日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：目录广东工业大学课程设计任务书 (2)一、设计任务及目标 (5)二、晶体管的主要设计步骤和原则 (5)2.1.晶体管设计一般步骤 (5)2.2．晶体管设计的基本原则 (6)三、晶体管物理参数设计 (7)3.1. 各区掺杂浓度及相关参数的计算 (7)3.2.集电区厚度Wc的选择 (10)3.3. 基区宽度WB (10)3.4.扩散结深 (13)3.5.杂质表面浓度 (14)3.6.芯片厚度和质量 (14)3.7. 晶体管的横向设计、结构参数的选择 (14)四、工艺参数设计 (16)4.1. 工艺参数计算思路 (16)4.2. 基区相关参数的计算过程 (16)4.3.发射区相关参数的计算过程 (18)4.4. 氧化时间的计算 (20)五、设计参数总结 (21)六、工艺流程图 (22)七、生产工艺说明 (24)7.1 硅片清洗 (24)7.2 氧化工艺 (26)7.3. 光刻工艺 (27)7.4 磷扩散工艺（基区扩散） (29)7.5 硼扩散工艺(发射区扩散) (31)八.心得体会 (32)九.参考文献 (33)PNP 双极型晶体管的设计一、设计任务及目标《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。
微电子器件与工艺课程设计
微电子器件与工艺课程设计微电子器件与工艺是电子信息工程专业的重要课程之一，这门课程设计为学生提供了掌握微电子器件和工艺的基本原理和应用技能的机会。
为了使学生更好地掌握课程内容，提高其应用实践能力，本文将介绍微电子器件与工艺课程设计的一般流程和重点内容。
一、设计目标和要求微电子器件与工艺课程设计的主要目标是使学生掌握微电子器件的工作原理、结构、特性和制作工艺。
这需要学生在实践中进行大量的实验和操作，并用理论知识解释实验结果。
因此，设计的要求包括：1.设计合理、实用的实验方案2.熟悉实验器材及其使用方法3.掌握实验数据的处理和分析方法4.独立进行实验操作5.撰写实验报告，将理论知识和实验结果结合起来二、课程设计流程课程设计的流程主要包括以下几个步骤：1.选题和确定实验内容选题应根据教师的要求和自己的兴趣进行选择。
同时考虑到实验条件、时间、经济等方面因素，确定实验内容和方案。
2.准备实验器材和材料准备实验所需的器材和材料，要求质量优良、稳定性好。
为了节约时间和成本，可以通过网络购买实验器材和材料。
3.组织实验和数据处理组织实验，并对实验数据进行处理和分析。
同时注意实验过程中的安全问题和实验结果的准确性。
4.编写实验报告根据实验数据和实验结果，撰写实验报告，注重理论与实践相结合，突出实验数据分析的重要性。
5.展示并评价实验成果对实验成果进行展示和评价，包括实验数据和实验报告，以及个人表现和感受。
三、课程设计重点内容1.集成电路集成电路是微电子器件与工艺的重点和难点之一。
学生需要了解集成电路设计的基本原理，掌握常见的集成电路结构和性能，及其制作工艺和测试方法。
2.半导体材料半导体材料是微电子器件与工艺的基础和核心。
学生需要了解半导体材料的物理特性和制备工艺，包括掺杂、扩散、氧化和薄膜生长等方面的知识。
3.光电器件和传感器光电器件和传感器是现代微电子器件与工艺的新领域，随着电子技术和信息技术的快速发展，它们的应用范围和前景越来越广泛。
微电子器件授课教案
微电子器件授课教案第一章：微电子器件概述1.1 微电子器件的定义与分类1.2 微电子器件的发展历程1.3 微电子器件的应用领域1.4 学习目标与内容安排第二章：半导体物理基础2.1 半导体材料的性质2.2 半导体器件的基本物理过程2.3 PN结的形成与特性2.4 学习目标与内容安排第三章：二极管3.1 二极管的结构与工作原理3.2 二极管的伏安特性3.3 二极管的主要参数3.4 二极管的应用实例3.5 学习目标与内容安排第四章：晶体三极管4.1 晶体三极管的结构与分类4.2 晶体三极管的工作原理4.3 晶体三极管的伏安特性4.4 晶体三极管的主要参数4.5 晶体三极管的应用实例4.6 学习目标与内容安排第五章：场效应晶体管5.1 场效应晶体管的结构与分类5.2 场效应晶体管的工作原理5.3 场效应晶体管的伏安特性5.4 场效应晶体管的主要参数5.5 场效应晶体管的应用实例5.6 学习目标与内容安排第六章：集成电路概述6.1 集成电路的定义与分类6.2 集成电路的制造过程6.3 集成电路的封装与测试6.4 学习目标与内容安排第七章：数字集成电路7.1 数字集成电路的基本组成7.2 逻辑门与逻辑函数7.3 数字集成电路的常用器件7.4 数字集成电路的设计与仿真7.5 学习目标与内容安排第八章：模拟集成电路8.1 模拟集成电路的基本组成8.2 放大器电路8.3 滤波器电路8.4 模拟集成电路的设计与仿真8.5 学习目标与内容安排第九章：电源集成电路9.1 电源集成电路的分类与原理9.2 开关电源集成电路9.3 线性电源集成电路9.4 电源集成电路的应用实例9.5 学习目标与内容安排第十章：微电子器件的应用与前景10.1 微电子器件在电子设备中的应用10.2 微电子器件在现代科技领域的应用10.3 微电子器件的发展趋势与挑战10.4 学习目标与内容安排第十一章：传感器与微电子器件11.1 传感器的定义与作用11.2 常见传感器的原理与特性11.3 传感器与微电子器件的集成11.4 学习目标与内容安排第十二章：微波器件与射频集成电路12.1 微波器件的基本原理12.2 微波二极管与晶体三极管12.3 射频集成电路的设计与应用12.4 学习目标与内容安排第十三章：光电子器件13.1 光电子器件的原理与结构13.2 激光器与光检测器13.3 光电子器件的应用领域13.4 学习目标与内容安排第十四章：功率集成电路14.1 功率集成电路的基本原理14.2 功率MOSFET与IGBT14.3 功率集成电路的设计与仿真14.4 学习目标与内容安排第十五章：微电子器件的未来与发展15.1 微电子器件技术的创新点15.2 纳米电子器件的发展15.3 微电子器件在新型领域的应用15.4 学习目标与内容安排重点和难点解析重点：1. 微电子器件的定义、分类和应用领域。
微电子器件实验指导书(实验2)
实验指导书实验名称：实验二图示仪检测MOS管参数学时安排：4学时实验类别：验证性实验要求：必做￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣一、实验目的和任务1、用图示仪检测MOS直流参数；2、学习并掌握该仪器的基本测试原理和使用方法，并巩固及加深对晶体管原理课程的理解。
二、实验原理介绍同实验五三、实验设备介绍晶体管直流参数是衡量晶体管质量优劣的重要性能指标。
在晶体管生产中和晶体管使用前，须对其直流参数进行测试。
XJ4822晶体管图示仪是一类专门用于晶体管直流参数测量的仪器。
用该仪器可在示波管屏幕上直接观察各种直流特性曲线，通过曲线在标尺刻度的位置可以直接读出各项直流参数。
用它可测试晶体管的输出特性、输入特性、转移特性和电流放大特性等；也可以测定各种极限、过负荷特性。
四、实验内容和步骤1、测试场效应管2SK30、IRF830的直流参数。
准备工作：在仪器未通电前，把“辉度”旋至中等位置，“峰值电压”范围旋至0-10伏档，“功耗限制电阻”调到1K档，“峰值电压” 调到0位，“X轴作用”置集电极电压1伏/度档，“Y轴作用”置集电极电流1毫安/度档。
接通电源预热10分钟。
调节“辉度”和“聚焦”使显示的图像清晰。
晶体管特性图示仪是为普通的NPN、PNP晶体管的特性图示分析而设计的，要用它来检测场效应管，就必须找出场效应管和普通晶体管之间的相似点和不同处。
场效应管的源极( S )、栅极( G )和漏极( D )分别相当于普通晶体管的发射极( E )、基极( B )、和集电极( C )。
普通晶体管是电流控制元件，而场效应管则是电压控制元件。
1)场效应管2SK30是N-MOS器件，它的管脚分布如图6.1所示。
图6.1 2SK30管脚分布图按照管脚的分布插好管脚后，把“Y轴作用”调到0.2mA/div，“X轴作用”调到1V/div，扫描电压极性为“+”,“功耗限制电阻”调为250Ω，“峰值电压”范围为60% ,“阶梯档级”调到0.1V/div,“阶梯极性”为“-”，“级/簇”置为10。
微电子器件实验指导书
微电子器件实验指导书微电子技术教学部编写光电工程学院微电子技术教学部2004年2月一．实验的地位、作用和目的：《微电子器件实验》课是微电子学与固体电子学专业本科教学中的重要教学实践环节。
目的是帮助学生理解课堂上学到的基本原理和知识，并掌握晶体管基本参数的测量方法，提供实际动手能力，以适应社会的需求。
基本原理及课程简介：微电子器件课程讲述了基本的半导体器件BJT、JFET、MOSFET的物理结构和工作原理，它主要针对半导体器件的主要电参数讲述其测量方法和原理。
它包含了三个实验：双极晶体管击穿特性测试、双极晶体管直流放大特性测试、晶体管特征频率的测量。
二．实验方式及基本要求1.教师在课堂上讲解实验的基本原理、仪器使用、测试内容及实验要求，交代实验注意事项。
2.学生分4人一组进行实验，要求必须自己动手做实验，然后独立完成实验报告。
三．实验考核及实验报告：1．学生在做完一个实验后，需要独立处理实验数据，认真写实验报告（内容包含实验原理、实验步骤和实验结果），在做实验前还必须预习；2．实验指导教师根据学生实验完成情况及实验报告情况打分，然后综合各次实验给出最后考核成绩。
编著者：杨虹、唐政维、冯世娟试验一 测量双极晶体管的直流放大特性一．试验目的1．学习晶体管特性图式仪的使用。
2．测量晶体管的0β值。
二．实验原理1．双极晶体管的电流放大作用当晶体管处于有源放大区（发射结正偏，集电结反偏）时，其电流的组成为： 图一 晶体管中的各种电流成分E nE pE I I I =+C nC CBO I I I =+B pE VB CBO I I I I =+-其中nE nC VB I I I =+E C B I I I ∴=+。
我们定义：0nC EI I α=，共基极直流电流增益。
0α总是小于1（0α应尽量接近1）。
0C E CBO I I I α∴=+。
定义：0001nC B I I αβα==-，共射极直流电流增益。
微电子工艺作业指导书样板.
微电子制造工艺文件项目名称：三极管(NPN型)制造工艺文件项目编号：团队负责人：谢威团队成员：金腾飞、崔仕杰、朱二梦刘铭冬、姚启、周涛指导教师：陈邦琼文件页数：55 页201 6 年9 月23 日工艺文件目录编号名称编者1 引言朱二梦2 三极管（NPN）示意图刘铭冬3 制造工艺流程朱二梦4 工艺参数设计金腾飞5 制作过程崔仕杰6 三极管管芯制造工艺姚启7 作业指导书谢威8 光刻（模板图）周涛9 总结朱二梦备注参考文献引言电子工业在过去40年间迅速增长，这一增长一直为微电子学革命所驱动。
从20世纪40年代晶体管发明开始，半导体器件工艺技术的发展经历了三个主要阶段：1950第一次生产出了实用化的合金结三极管；1955年扩散技术的采用是半导体器件制造技术的重大发展，为制造高频器件开辟了新途径；1960年由扩散、氧化、光刻组成的平面工艺的出现是半导体器件制造技术的重大变革，大幅度地提高了器件的频率、功率特性，极大地改善了器件的稳定性和可靠性。
在这期间每项变革对人们的生产、生活方式产生了重大的影响。
也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。
在过去的几十年里，双极型晶体管做为微电子产业的基石有着无以伦比的作用。
虽然近年来，随着金属-氧化物-半导体都场效应晶体管（MOSFET）技太迅速发展，双极型晶体管的突出地位受到了严重挑战。
但它在模拟电路领域仍然有着广泛的应用，发挥着不可取代的作用。
在这样的大环境下，了解晶体管的功能、工艺流程及工艺参数是十分必要的，这就是本实验的目的。
二、NPN 三极管设计1.1、晶体管结构示意图n+npE BC1.2、三极管的分类三、制造工艺流程衬底制备衬底采用轻掺杂的P型硅，掺杂浓度一般在1015/cm3数量级，采用的硅晶片晶面的晶向指数为（100）。
掺杂浓度较低可以减少集电极的结电容，提高集电结的击穿电压，但掺杂浓度过低会使埋层推进过多1.埋层制备为了减小集电区的串联电阻，并减小寄生PNP管的影响，在集电区的外延层和衬底间通常要制作N+埋层。
微电子工艺课程设计
微电子工艺课程设计一、摘要仿真（simulation）这一术语已不仅广泛出现在各种科技书书刊上，甚至已频繁出现于各种新闻媒体上。
不同的书刊和字典对仿真这一术语的定义性简释大同小异，以下3种最有代表性，仿真是一个系统或过程的功能用另一系统或过程的功能的仿真表示；用能适用于计算机的数学模型表示实际物理过程或系统；不同实验对问题的检验。
仿真（也即模拟）的可信度和精度很大程度上基于建模（modeling）的可信度和精度。
建模和仿真（modeling and simulation）是研究自然科学、工程科学、人文科学和社会科学的重要方法，是开发产品、制定决策的重要手段。
据不完全统计，目前，有关建模和仿真方面的研究论文已占各类国际、国内专业学术会议总数的10%以上，占了很可观的份额。
集成电路仿真通过集成电路仿真器（simulator）执行。
集成电路仿真器由计算机主机及输入、输出等外围设备（硬件）和有关仿真程序（软件）组成。
按仿真内容不同，集成电路仿真一般可分为：系统功能仿真、逻辑仿真、电路仿真、器件仿真及工艺仿真等不同层次（level）的仿真。
其中工艺和器件的仿真，国际上也常称作“集成电路工艺和器件的计算机辅助设计”（Technology CAD of IC），简称“IC TCAD”。
二、综述这次课程设计要求是：设计一个均匀掺杂的pnp型双极晶体管，使T=346K时，β=173。
VCEO =18V，VCBO=90V，晶体管工作于小注入条件下，最大集电极电流为IC=15mA。
设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响。
要求我们先进行相关的计算，为工艺过程中的量进行计算。
然后通过Silvaco-TCAD进行模拟。
TCAD就是Technology Computer Aided Design，指半导体工艺模拟以及器件模拟工具，世界上商用的TCAD工具有Silvaco公司的Athena和Atlas，Synopsys公司的TSupprem和Medici以及ISE公司（已经被Synopsys公司收购）的Dios和Dessis 以及Crosslight Software公司的Csuprem和APSYS。
《微电子制造工艺》课程教学大纲
《微电子制造工艺》课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：微电子制造工艺所属专业：微电子科学与工程课程性质：专业必修课学分： 4（二）课程简介、目标与任务；本课程作为微电子科学与工程专业的专业必修课，是半导体制造工艺的基础。
主要介绍半导体制造相关的全部基础技术信息，以及制造厂中的每一道制造工艺，包括硅片氧化，淀积，金属化，光刻，刻蚀，离子注入和化学机械平坦化等内容。
该课程的目的使学生了解产业变化历史中的所有工艺和设备，以及每道具体工艺的技术发展的现状及发展趋势。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；上本课程之前或者同时应了解半导体物理的相关知识，以便为本课程打下基础；同时本课程又是集成电路分析与设计，以及微电子制造工艺专业实验及实习的基础。
（四）教材与主要参考书。
本课程所使用的教材是《半导体制造技术》，Michael Quirk, Julian Serda著，韩郑生等译，电子工业出版社。
主要参考书：《半导体器件物理与工艺》施敏苏州大学出版社《硅集成电路工艺基础》陈力俊复旦大学出版社《芯片制造－半导体工艺制程实用教程》电子工业出版社《集成电路制造技术-原理与实践》电子工业出版社《超大规模集成电路技术基础》电子工业出版社《半导体器件基础》电子工业出版社《硅集成电路工艺基础》北京大学出版社二、课程内容与安排第一章半导体产业介绍（3学时）第二章半导体材料特性（3学时）第三章器件技术（3学时）第四章硅和硅片制备（5学时）第五章半导体制造中的化学品（3学时）第六章硅片制造中的玷污控制（3学时）第七章测量学和缺陷检查（3学时）第八章工艺腔内的气体控制（3学时）第九章集成电路制造工艺概况（5学时）第十章氧化（6学时）第十一章淀积（5学时）第十二章金属化（5学时）第十三章光刻：气相成底膜到软烘（4学时）第十四章光刻：对准和曝光（4学时）第十五章光刻：光刻胶显影和先进的光科技术（4学时）第十六章刻蚀（5学时）第十七章离子注入（4学时）第十八章化学机械平坦化（4学时）（一）教学方法与学时分配采用多媒体课件与板书相结合的课堂教学方法，基于学生便于理解接受的原则，对不同讲授内容给予不同方式的侧重。
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微电子器件与工艺课程设计（编写人魏爱香何玉定）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，是使学生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。
其目的是使学生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。
要求学生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，二、课程设计时间2周。
三、课程设计的教学要求本课程设计采用集中讲授（讲授设计的原则、方法和要求）和分散指导相结合的教学方式，学生主要完成晶体管各参数的设计和工艺方案的制定。
在后续的《生产实习》教学环节中，学生主要完成晶体管的生产制备过程。
四、课程设计的基本内容学生按给定的题目进行设计，题目的难度要保证中等水平的学生在教师的指导下在两周内能独立完成设计任务。
设计主要内容：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N E, 基区掺杂浓度N B, 集电区掺杂浓度N C, 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W c，基本宽度W b，发射极宽度W e和扩散结深X jc, 发射结结深等。
4．根据结深确定氧化层的厚度，氧化温度和氧化时间；杂质预扩散和再扩散的扩散温度和扩散时间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。
五、设计报告1．报告内容重点写设计过程各参数的主要依据和结果，最后进行工艺流程的总结，要求画出各工艺流程图，标明主要工艺参数，如基区再扩散，标明扩散温度、扩散时间、最后的结深。
2．要求条理清楚，语言流畅、图表规范。
六、设计的进度1.课程设计时间为两周；七、参考教材1．《半导体器件基础》Robert F. Pierret著，黄如译，电子工业出版社，2004. 2．《半导体物理与器件》赵毅强等译，电子工业出版社，2005年.3．《硅集成电路工艺基础》，关旭东编著，北京大学出版社，2005年.《微电子器件与工艺》课程设计指导书晶体管的设计是有关晶体管物理知识的综合应用。
晶体管的基本理论只能反映晶体管内部的基本规律，而且这些规律往往是基于很多假设，并忽略了很多次要因素的情况下得到的，如工艺因素的影响，半导体材料的影响及杂质浓度的具体分布形式等。
因此，在进行晶体管设计时必须从生产实践中总结出经验数据与基本的理论结合起来，经过多次反复，才能得到切实可行的设计方案。
同时，对有志从事半导体器件以及集成电路有关工作的工程技术人员来说，要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，晶体管设计也是必不可少的重要环节。
一、晶体管设计的一般方法晶体管设计过程，实际上就是根据现有的工艺水平，材料水平，设计水平和手段以及所掌握的晶体管的有关基本理论，将用户提出的或预期要得到的技术指标或功能要求，变成一个可实施的具体方案的过程。
因此，设计者必须对当前所能获取的半导体材料的有关参数和工艺参数有充分的了解，并弄清晶体管的性能指标参数与材料参数，工艺参数和器件几何结构参数之间的相互关系，才可能得到设计所提出的要求。
但是晶体管的种类繁多，性能指标要求也就千差万别，因此要将各类晶体管的设计都要讲清楚是很难的，所以我们只能简单介绍一下晶体管设计的一般步骤和基本原则。
1．晶体管设计的一般步骤晶体管设计可大致按下列步骤进行：第一，根据预期指标要求选定主要电学参数，确定主要电学参数的设计指标。
第二，根据设计指标的要求，了解同类产品的现有水平和工艺条件，结合设计指标和生产经验进行初步设计，设计内容包括以下几个方面：（1）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W c，基本宽度W b和扩散结深X j等。
（2）根据设计指标确定器件的图形结构，设计器件的图形尺寸，绘制出光刻版图。
（3）根据设计指标选取材料，确定材料参数，如电阻率 ，位错，寿命，晶向等。
（4）根据现有工艺条件，制定实施工艺方案。
（5）根据晶体管的类型进行热学设计，选择分装形式，选用合适的管壳和散热方式等。
第三，根据初步设计方案，对晶体管的电学验算，并在此基础上对设计方案进行综合调整和修改。
第四，根据初步设计方案进行小批测量试制，暴露问题，解决矛盾，修改和完善设计方案。
2．晶体管设计的基本原则（1）全面权衡各电学参数间的关系，确定主要电学参数尽管晶体管的电学参数很多，但对于一类型的晶体管，其主要电学参数却只有几个，如对高频大功率管，主要的电学参数是f T，BV CBO，P CM和I CM等；而高速开关管的主要电学参数则为t o n，t off，U BES和U CES。
因此，在进行设计时，必须全面权衡各电学参数间的关系，正确处理各参数间的矛盾。
找出器件的主要电学参数，根据主要电学参数指标进行设计，然后再根据生产实践中取得的经验进行适当调整，以满足其他电学参数的要求。
（2）正确处理设计指标和工艺条件之间的矛盾，确定合适的工艺实施方案。
任何一个好的设计方案都必须通过合适的工艺才能实现。
因此，在设计中必须正确处理设计指标和工艺条件之间的矛盾。
设计前必须了解工艺水平和设备精度，结合工艺水平进行合理设计。
（3）正确处理技术指标的经济指标间的关系设计中既要考虑高性能的技术指标，也要考虑经济效益。
否则，过高的追求高性能的技术指标，将使成本过高。
同时，在满足设计指标的前提下，尽可能降低参数指标水准，便于降低对工艺的要求，提高产品成品率。
（4）在进行产品设计时，一定要考虑器件的稳定性和可靠性。
3．晶体管电学参数与结构、材料和工艺参数之间的关系由于晶体管的种类繁多，性能指标要求也各不相同，因此为了正确而又合理地设计晶体管，设计者必须弄清晶体管的各项电学参数与材料参数，工艺参数和器件几何结构参数之间的相互关系。
双极晶体管的电学参数可分为直流参数，交流参数和极限参数三大类。
下面将电学参数按三大类进行汇总，在括号内指出与它有关的主要参数。
A、直流参数（1）共发射极电流放大系数β：主要与W b，N B ,N E有关。
（2）反向饱和电流I CBO 、I CEO和I EBO：主要与寿命τ，空间电荷区宽度有关。
（3）饱和压降V CES：主要与r b(W b N B l e s e)和r cs(N C W C A C)有关。
（4）输入正向压降V BES：主要与r b(W b ，N B，l e，s e)有关。
B、交流参数（1）特征频率f T：由传输延迟时间τec决定，还与A e ,τb(W b N b)，τC(A C，N C)和τd(N C)有关。
（2）功率增益G P：主要由f T ，C C(A C，A pad)和r b(W b ,N B,L e s e)决定。
（3）开关时间t on 和t off：主要与A e,A C 基区和集电区少子寿命τ和集电区厚度W C。
（4）噪声系数N F：N F主要由r b和f T决定。
C、极限参数（1）击穿电压：BV CEO和BV CBO主要由N C，W C和X jc决定；BV EBO主要由发射结边界的基区表面浓度决定。
（2）集电极最大电流I CM：与发射极总周长L E 、集电区杂质浓度N C有关，或与W B 、N B有关。
（3）最大耗散功率P CM：主要与热电阻R T (基区面积A b 芯片厚度t)有关。
总之，晶体管的各电学参数之间是相互关联的，而且电学参数随结构参数的变化关系也相当复杂，甚至出现相互矛盾的情况。
表1列出了几个主要电学参数与结构材料参数间的关系。
例如，N C增加，I CM增大，但BV CBO将降低。
因此，在设计中必须正确处理各参数间的关系。
二、晶体管的纵向设计通常提到的晶体管是指纵向的晶体管，但在集成电路的设计和制造中常常还会涉及到横向晶体管，因此我们下面只讨论纵向晶体管的设计；同时为了使设计思路清晰，在此只讨论一般晶体管的设计。
双极晶体管是由发射结和集电结两个PN结组成的，晶体管的纵向结构就是指在垂直于两个PN 结面上的结构，如图1所示。
因此，纵向结构设计的任务有两个：首先是选取纵向尺寸，即决定衬底厚度W t 、集电区厚度W C 、 基区厚度W B 、 扩散结深X je 和X jc 等；其次是确定纵向杂质浓度和杂质分布，即确定集电区杂质浓度N C 、 衬底杂质浓度N sub 、 表面浓度N ES, N BS 以及基区杂质浓度分布N B (χ) 等，并将上述参数转换成生产中的工艺控制参数。
纵向结构尺寸与杂质分布确定下来后，就可制定实施工艺方案了。
通常纵向结构尺寸与杂质分布是相互关联的，因此在选择纵向几何尺寸和杂质分布参数时，往往需要同时考虑，交叉进行。
下面分别加以介绍。
图1 晶体管的纵向结构及晶体管的杂质分布1、集电区杂质浓度或电阻率的选择原则集电区电阻率的最小值主要由击穿电压决定，最大值受集电区串联电阻r cs 的限制。
在晶体管的电学参数中，特征频率f T 、饱和压降V CES 、最大集电极电流I CM 、 击穿电压都与集电区的掺杂浓度有关。
而且上述参数对集电区掺杂浓度的要求相互矛盾。
例如，提高击穿电压要求集电区具有高的电阻率ρC ,而增大I CM 、降低V CES 和提高f T 却希望集电区具有较低的电阻率。
对上述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。
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4313106-⨯=）（BC B N V ， 由此可得集电区杂质浓度为34133413)1106106CEOn CBO C BV BV N β+⨯=⨯=（）（ （1）2、集电区厚度W C 的选择原则（1）集电区厚度的最小值集电区厚度的最小值由击穿电压决定。
通常为了满足击穿电压的要求，集电区厚度W C 必须大于击穿电压时的耗尽层宽度，即W C >X mB （X Mb 是集电区临界击穿时的耗尽层宽度）。
对于高压器件，在击穿电压附近，集电结可用突变结耗尽层近似，因而 210]2[CCBO S mB C qN BV X W εε=〉 （2） 可见，为了提高击穿电压，改善二次击穿特性，希望集电区厚度W C 厚一些好。