半导体器件与工艺课程设计
半导体工艺课程设计
半导体工艺课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解半导体的基本概念、性质和分类，掌握半导体材料的生长、制备和加工工艺。
2. 使学生了解半导体器件的原理、结构和工作特性，掌握常见半导体器件的制造工艺。
3. 引导学生掌握半导体集成电路的制备工艺，了解现代半导体工艺技术的发展趋势。
技能目标：1. 培养学生运用半导体工艺知识解决实际问题的能力，提高实验操作技能。
2. 培养学生通过查阅资料、开展小组讨论等方式，对半导体工艺进行自主学习和研究的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对半导体工艺的兴趣，培养其探索精神和创新意识。
2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神，使其具备一定的工程伦理观念。
课程性质分析：本课程为高中年级的选修课程，旨在让学生了解半导体工艺的基本知识，培养其实践操作能力和创新意识。
学生特点分析：高中学生具有一定的物理、化学知识基础，思维活跃，好奇心强，具备一定的自主学习能力。
教学要求：1. 结合课本内容，注重理论与实践相结合，提高学生的知识运用能力。
2. 采用启发式教学，引导学生主动参与课堂讨论，培养其独立思考和解决问题的能力。
3. 注重团队合作，培养学生的沟通能力和协作精神。
二、教学内容1. 半导体基本概念：半导体材料的性质、分类及其应用。
教材章节：第一章第一节2. 半导体材料的生长与制备：晶体生长、外延生长、薄膜制备等工艺。
教材章节：第一章第二节、第三节3. 半导体器件工艺：二极管、晶体管、光电器件等的工作原理、结构及制造工艺。
教材章节：第二章4. 集成电路工艺：制备流程、光刻、蚀刻、掺杂、金属化等关键工艺技术。
教材章节：第三章5. 现代半导体工艺技术：FinFET、MEMS、化合物半导体等新型器件与工艺。
教材章节：第四章6. 实践教学：开展半导体器件制备、集成电路工艺流程等实验，提高学生的实践操作能力。
教材章节：第五章教学内容安排与进度：第一周：半导体基本概念及分类第二周：半导体材料的生长与制备第三周：半导体器件工艺第四周：集成电路工艺第五周：现代半导体工艺技术第六周：实践教学（实验一）第七周：实践教学（实验二）第八周：课程总结与评价教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节，合理安排教学进度，确保学生能够逐步掌握半导体工艺知识。
《半导体器件》课程设计
《半导体器件》课程设计
一、设计题目：（1）超高频低噪声晶体管3DG50设计
（2）3D01型MOS场效应晶体管的设计
二、目的和要求
通过本课程设计，使学生掌握双极晶体管和MOS场效应管的设计方法，并深刻认识两种器件的各参数与其物理参数和几何结构之间的关系，掌握各参数要求的矛盾关系，并优化设计方案。
要求每位学生独立完成如下内容：
1.参数分析和设计方案的确定，进行器件纵向设计和横向设计；
2.器件各参数的理论验算和计算结果分析；
3.写出设计说明书并绘制设计版图；
三、设计要求
四、设计给定参数
1．基区宽度W b≥0.5 μm; 2. 最小线条宽度3 μm;
3．光刻余量1 μm; 4.Al 覆盖每边1 μm;
5．用标准图线，图形尽量为方形。
半导体工艺课程设计微孔实验工艺流程
半导体工艺课程设计微孔实验工艺流程Studying semiconductor fabrication is an essential aspect of any semiconductor engineering curriculum. 半导体工艺学习是半导体工程课程中一个至关重要的方面。
Understanding the processes involved in creating semiconductor devices allows students to develop a comprehensive understanding of the technology and its applications. 理解半导体设备制造过程可以帮助学生全面了解技术及其应用。
One common experiment in semiconductor process design courses is the fabrication of micro-holes on a semiconductor wafer. 在半导体工艺课程设计中，一个常见的实验是在半导体晶圆上制作微孔。
This experiment provides students with hands-on experience in working with semiconductor materials and equipment. 这个实验为学生提供了与半导体材料和设备一起工作的实践经验。
The first step in designing a micro-hole fabrication process is to select the appropriate semiconductor wafer material. 设计微孔制作工艺的第一步是选择适当的半导体晶圆材料。
Different semiconductor materials have unique properties that can affect the fabrication process and the performance of the final device. 不同的半导体材料具有不同的特性，可以影响制作过程和最终器件的性能。
半导体代工工艺课程设计
半导体代工工艺课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解半导体的基本概念，掌握半导体材料的特点和分类。
2. 让学生了解半导体代工工艺的流程，掌握关键工艺步骤及其作用。
3. 使学生了解半导体器件的结构和原理，掌握常见半导体器件的应用。
技能目标：1. 培养学生运用半导体知识解决实际问题的能力，提高分析问题和解决问题的技巧。
2. 培养学生通过查阅资料、开展小组讨论等方式，自主学习和合作学习的能力。
3. 提高学生动手实践能力，通过实验课程，使学生能够独立完成半导体代工工艺的基本操作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对半导体科学技术的兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。
2. 培养学生的团队合作意识，学会尊重他人，积极参与小组讨论和实践活动。
3. 引导学生关注半导体行业的发展，了解我国在半导体领域的成就和挑战，培养学生的家国情怀。
课程性质：本课程为高中年级电子技术课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：高中年级学生具备一定的物理基础和动手能力，对新鲜事物充满好奇，喜欢探索和实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，以学生为主体，充分调动学生的积极性和主动性，提高学生的知识水平和实践能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 半导体基础知识：- 半导体的基本概念、特性及其分类；- 半导体物理基础，如能带理论、载流子输运等；- 常见半导体材料及其应用。
2. 半导体代工工艺：- 半导体器件的制作流程，包括晶圆制备、光刻、蚀刻、离子注入、金属化等关键工艺步骤；- 各个工艺步骤的原理、设备和技术要求；- 新型半导体代工技术的发展趋势。
3. 半导体器件与应用：- 常见半导体器件的结构、原理及其分类；- 重点介绍晶体管、二极管、MOSFET等器件的工作原理和应用；- 半导体器件在集成电路中的应用。
教学大纲安排如下：第一周：半导体基础知识学习，包括半导体概念、特性及其分类；第二周：半导体物理基础，如能带理论、载流子输运等；第三周：常见半导体材料及其应用；第四周：半导体代工工艺概述，介绍晶圆制备、光刻等工艺步骤；第五周：深入讲解各个工艺步骤的原理、设备和技术要求；第六周：半导体器件的结构、原理及其分类；第七周：晶体管、二极管、MOSFET等器件的工作原理和应用；第八周：半导体器件在集成电路中的应用及新型半导体代工技术的发展趋势。
半导体器件课程设计pmos
半导体器件课程设计pmos一、课程目标知识目标：1. 理解PMOS型半导体器件的基本结构、工作原理及其特性；2. 掌握PMOS器件在不同电路中的应用和功能；3. 学会分析PMOS器件的电路符号、参数及其对电路性能的影响。
技能目标：1. 能够正确使用示波器、信号发生器等实验设备进行PMOS器件特性测试；2. 能够运用所学知识设计简单的PMOS电路，并分析其工作状态；3. 培养学生动手操作、观察现象、分析问题及解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对半导体器件的兴趣，培养探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队合作精神；3. 增强学生对我国半导体产业的认识，提高民族自豪感和责任感。
本课程针对高中年级学生，结合半导体器件的教学要求，以PMOS为研究对象，注重理论与实践相结合。
课程目标具体、可衡量，旨在帮助学生掌握半导体器件的基本知识，提高实践操作能力，培养科学素养和正确价值观。
通过本课程的学习，使学生能够为后续深入学习电子技术打下坚实基础。
二、教学内容1. PMOS器件的基本概念：介绍PMOS器件的结构、类型及其工作原理；- 章节关联：课本第三章“半导体器件”第二节“金属-氧化物-半导体场效应晶体管”；- 教学内容：PMOS器件的结构、N型与P型MOS器件的对比、PMOS器件的工作原理。
2. PMOS器件的特性：讲解PMOS器件的静态特性、动态特性及其温度特性；- 章节关联：课本第三章“半导体器件”第三节“场效应晶体管特性”；- 教学内容：PMOS器件的输出特性、转移特性、漏电流特性以及温度对器件特性的影响。
3. PMOS器件的应用：分析PMOS器件在模拟电路、数字电路中的应用实例；- 章节关联：课本第四章“半导体器件的应用”；- 教学内容：PMOS器件在放大器、开关、模拟开关等电路中的应用。
4. PMOS器件的电路分析与设计：学习PMOS器件在电路中的连接方式、电路分析与设计方法；- 章节关联：课本第五章“半导体器件电路分析与设计”；- 教学内容：PMOS器件的电路符号、典型应用电路、电路分析方法及设计实例。
半导体器件工艺课程设计
2016年半导体器件与工艺课程设计设计报告项目名称 SRAM读写特性设计参与者姜云飞黄思贤牛永文所在学院电子科学与应用物理学院专业年级电子科学与技术13-1班指导教师宣晓峰报告人牛永文时间 2016.6一、课程设计的内容与题目要求1、内容设计一个SRAM与非门，分析其读写特性。
SRAM结构2、题目要求的NMOS，在MDRAW下对器件1）MDRAW工具分别设计一个栅长为0.18m必要的位置进行网格加密；2）先通过dessis模拟确定NMOS的转移特性，确定器件结构、掺杂及阈值电压等无错误。
3）再根据设计目标，确定SRAM的网表，其负载电容取3e-13F（模拟在位线负载电容等）；4）编制dessis模拟程序，在模拟程序中设定SRAM中各组件的连接，分析此器件的读写特性；5）应用INSPECT工具对比输入信号、输出信号和电流信号，查看其性能；6）调节电路设计以及NMOS的结构（栅宽、栅氧厚度、掺杂等），优化其读写速度。
二、课程设计的工艺流程1、器件构建的NMOS管(如图1.1) 运用MDRAW工具设计一个栅长为0.18m图 1.12、器件掺杂运用MDRAW对设计好的NMOS进行掺杂（如图1.2和图.3）图 1.2图1.33、网络生成掺杂完成后，点击Mesh—Build Mesh，构建网络（如图1.4）图1.4三、课程设计的仿真结果1、dessis模拟NMOS管的特性1）dessis程序的编写File{Grid=”Nmos2_mdr.grd”Doping=”Nmos2_mdr.dat”Plot=”nmos_des.dat”Current=”nmos_des.plt”Output=”nmos_des.log”}Electrode{{Name=”source”Voltage=0.0}{Name=”drain”Voltage=0.1}{Name=”gate”Voltage=0.0 Barrier=-0.55}{Name=”s”Voltage=0.0}}Plot{eDensity hDensity eCurrent hCurrentPotential SpaceCharge ElectricFieldeMobility hMobility eVelocity hVelocityDoping DonorConcebtrationAcceptorConcentration}Physics{Mobility (DopingDep HighFieldSat Enormal)EffectivelntrinsicDensity(BandGapNarrowing(OldSlotboom))}Math{ExtrapolateRelErrControl}Solve{PoissonCoupled{Poisson Electron}Quasistatioonary(Maxstep=0.05Goal{name=”gate” voltage=2.0}){Coupled{Poisson Electron}}}2）Inspect得出器件转移特性曲线INSPECT得出NMOS器件的转移特性曲线（如图1.4），并提取出开启电压Vt图 1.42、dessis模拟SRAM的特性1）SRAM的dessis程序编写SRAM的dessis读特性程序：Device NMOS{Electrode{{Name=”source” Voltage=0.0 Area=5}{Name=”drain” Voltage=0.0 Area=5}{Name=”gate” Voltage=0.0 Area=5 Barrier=-0.55}{Name=”s” Voltage=0.0 Area=5}}File{Grid=”Nmos2_mdr.grd”Doping=”Nmos2_mdr.dat”Plot=”nmos_des.dat”Current=”nmos_des.plt”}Physics{Mobility(DopingDep HighFieldSaturation Enormal)EffectivelntrinsicDensity(BandGapNarrowing (OldSlotboom)) }}System{Vsource_pset V0(n2 n6){pwl=(0.0e+00 0.0)}1.0e-11 0.01.5e-112.510.0e-11 2.510.5e-11 0.020.0e-11 0.0)}NMOS nmos{“source”=n1 “drain”=n3 “gate”=n2 “s”=n6} NMOS nmos1{“source”=n6“drain”=n3 “gate”=n5 “s”=n6} NMOS nmos2{“source”=n6“drain”=n5 “gate”=n3 “s”=n6} NMOS nmos3{“source”=n7“drain”=n5 “gate”=n2 “s”=n6} Capacitor_pset c1(n1 n6){capacitance=3e-14}Capacitor_pset c2(n7 n6){capacitance=3e-14}Resistor_pset r1(n4 n3){resistance=100000}Resistor_pset r2(n4 n5){resistance=100000}Set(n1=1.4)Set(n7=1.4)Set(n4=2.5)Set(n6=0)Set(n5=2)Set(n3=0Plot”sram_node.plt”(time() n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7)}File{Current=”inv”Output=”inv”}Plot{eDensity hDensity eCurrent hCurrentElectricField eEnormal hEnormaleQuaslFemi hQuasiFermiPotential Doping SpaceChargeDonorConcentration AcceptorConcentration}Math{ExtrapolateRelErrControlNotdamped=50Iterations=12NoCheck TransientError}Solve{Coupled{Poisson}Coupled{Poisson Electron Hole}Coupled{Poisson Electron Hole cintact circuit}Unset(n7)Unset(n1)Transient(InitialTime=0 FinalTime=20e-11InitialStep=2e-13 MaxStep=2e-12 MinStep=2e-16 Increment=1.3){Coupled{Nmos1.poisson nmos1.electron nmos1.contactNmos2.poisson nmos2.electron nmos2contactNmos3.poisson nmos3.electron nmos3.contactNmos.poisson nmos.electron nmos.contact circuit}}}SRAM的dessis写特性程序：Device NMOS{Electrode{{Name=”source” Voltage=0.0 Area=5}{Name=”drain” Voltage=0.0 Area=5}{Name=”gate” Voltage=0.0 Area=5 Barrier=-0.55}{Name=”s” Voltage=0.0 Area=5}}File{Grid=”Nmos2_mdr.grd”Doping=”Nmos2_mdr.dat”Plot=”nmos_des.dat”Current=”nmos_des.plt”}Physics{Mobility(DopingDep HighFieldSaturation Enormal) EffectivelntrinsicDensity(BandGapNarrowing (OldSlotboom)) }}System{Vsource_pset V0(n2 n6){pwl=(0.0e+00 0.0)}1.0e-11 0.01.5e-112.510.0e-11 2.510.5e-11 0.020.0e-11 0.0)}NMOS nmos{“source”=n1 “drain”=n3 “gate”=n2 “s”=n6} NMOS nmos1{“source”=n6“drain”=n3 “gate”=n5 “s”=n6} NMOS nmos2{“source”=n6“drain”=n5 “gate”=n3 “s”=n6} NMOS nmos3{“source”=n7“drain”=n5 “gate”=n2 “s”=n6} Capacitor_pset c1(n1 n6){capacitance=3e-14} Capacitor_pset c2(n7 n6){capacitance=3e-14} Resistor_pset r1(n4 n3){resistance=100000}Resistor_pset r2(n4 n5){resistance=100000}Set(n1=2)Set(n7=0)Set(n4=2.5)Set(n6=0)Set(n5=2)Set(n3=0Plot”sram_node.plt”(time() n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7)}File{Current=”inv”Output=”inv”}Plot{eDensity hDensity eCurrent hCurrentElectricField eEnormal hEnormaleQuaslFemi hQuasiFermiPotential Doping SpaceCharge DonorConcentration AcceptorConcentration}Math{ExtrapolateRelErrControlNotdamped=50Iterations=12NoCheck TransientError}Solve{Coupled{Poisson}Coupled{Poisson Electron Hole}Coupled{Poisson Electron Hole cintact circuit} Unset(n5)Transient(InitialTime=0 FinalTime=20e-11InitialStep=2e-13 MaxStep=2e-12 MinStep=2e-16 Increment=1.3){Coupled{nmos1.poisson nmos1.electron nmos1.contact nmos2.poisson nmos2.electron nmos2contact nmos3.poisson nmos3.electron nmos3.contact nmos.poisson nmos.electron nmos.contact circuit} }}2）Inspect得出SRAM的转移特性曲线SRAM的读特性曲线（如图1.5）图1.5SRAM的写特性曲线（如图1.6）图 1.63）优化后最终得出的inspect的SRAM转移特性曲线SRAM的读特性曲线（图1.7）图 1.7SRAM的写特性曲线（图1.8）图1.8四、课程设计心得体会在这次课设中我们学习了tcad器件模拟软件中的mdraw器件绘制掺杂，dessis软件中的程序编辑与仿真，以及inspect软件中的器件特性分析。
半导体硬件课程设计
半导体硬件课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解半导体的基本概念，掌握其物理特性和工作原理；2. 学生能描述常见半导体器件的结构、功能及应用；3. 学生能了解半导体硬件电路的设计方法，包括电路图的绘制、元器件选型及电路搭建。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析半导体硬件电路的原理和性能；2. 学生能运用相关软件工具，设计简单的半导体硬件电路；3. 学生能在小组合作中，有效沟通、协作，共同完成半导体硬件电路的设计与搭建。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对半导体硬件课程的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨、细致的学习态度，使其养成良好的学习习惯；3. 培养学生团队协作精神，提高其沟通能力和解决问题的能力。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，旨在让学生在实际操作中掌握半导体硬件知识。
学生特点：学生在本年级已具备一定的物理基础和电子技术知识，对半导体器件有一定了解，但缺乏实际设计和搭建经验。
教学要求：注重理论与实践相结合，通过讲解、演示、实践等多种教学手段，使学生掌握半导体硬件知识，提高实际操作能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，提高其综合素质。
二、教学内容1. 半导体物理基础：晶体结构、能带理论、载流子输运现象等；2. 常见半导体器件：二极管、晶体管、场效应晶体管的结构、工作原理及应用；3. 半导体硬件电路设计：电路图绘制、元器件选型、电路搭建与调试；4. 实践项目：设计并搭建简单的半导体硬件电路，如放大器、振荡器等。
教学大纲：第一周：半导体物理基础，介绍晶体结构、能带理论等；第二周：常见半导体器件，学习二极管、晶体管、场效应晶体管；第三周：半导体硬件电路设计原理，讲解电路图绘制、元器件选型；第四周：实践项目，分组进行电路设计、搭建与调试。
教学内容依据课程目标，注重科学性和系统性，结合课本章节，有序安排教学进度。
通过理论教学与实践操作相结合，使学生全面掌握半导体硬件知识。
《半导体器件》课程设计教学方法的探讨
（ 华南理工大学 物理科学与技术学院， 广东 广州 ５０４ ） １６０
摘 要 ：《 半导体器件》课程设计是电子科学与技术专业基础课程中一个重要的实践教学课 程。学生在掌握好课程理论的同时，也需要加强实践环节的学习。特别是设计性实验课题
—
课程设计的锻炼。课程设计既可以强化和巩固学生对理论知识的学习，叉可以提高学生 的实践能力和创新能力 ， 还可以培养学生的科研实践与总结能力。
求是的科研作风 ，为今后撰写科研报告 、 毕业论文奠定 良好的基础 。
四、结
语
尽管 《 半导体器件》课程设计是一 门实践性较强的课程 ，需要一些实践经验 和基本 的实验技能 。但强有力的理论指导作用也不容忽视。因此 ，课程设计 的指导老师必须具有 扎实的理论基础和丰富的实践经验 ，这是提 高课 程设计教学质量 的根本保证。实践表明，
—
知识的学习，叉可以提高学生的实践能力和创新能力 ，还可以培养学生的科研实践与总结 能力 。
一
、
注重理论设计 ，合理分配各环节 的时 间
《 半导体器件》课程设计主要包括理论设计 、画版图和撰 写课程设计报告 等三个基本 环节 ，每个环节都有相应的理论教学旧 。在理论设计 阶段 ，学生对课题的理解需要时间， 』
维普资讯
中山大学学报论丛 ， ０ 年 第２ 卷 第 １ ２６ ０ ６ 期
Ｓ ＵＮ ＡＴ ＥＮ ＮＩ ＲＳ Ｔ ＯＲＵ ， Ｖ １２ Ｎ ． ２ ０ Ｙ Ｓ Ｕ ＶＥ Ｉ Ｙ Ｆ Ｍ ｏ． ６ ｏ１ ０６
《 半导体器件》 课程设计教学方法的探讨
它不仅仅涵盖 ｒ 实验报告撰写的基本要求 ，还增加了一些科研报告撰写 的相关要求，如设
计指标提出 ， 方案的设计 、比较与选择 ， 参数的计算 与选择 ，参数指标的验证 ， 设计结果
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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。
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，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、晶体管的主要设计步骤和原则2.1.晶体管设计一般步骤第一，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，如集电极厚度Wc ，基极宽度Wb 和扩散结深Xj 等。
（2）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。
（3）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。
（4）根据设计指标选取材料，确定材料参数，如电阻率p ，位错，寿命，晶向等。
（5）根据现有工艺条件，制定详细的工艺实施方案。
（6）根据晶体管的类型进行热学设计，选择封装形式，选用合适的管壳和散热方式等。
第三、根据初步设计方案，对晶体管进行电学验算，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。
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结构和材料参数电学参数 W BW CN CN EN BA eA cf T I CM G P V CESBV CBO2.2．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。
三、晶体管物理参数设计3.1. 各区掺杂浓度及相关参数的计算由设计题目可知，晶体管的设计指标是： 300K 时，基区掺杂浓度为N B =1016cm -3,共发射极电流增益β=50，BV CEO =60V 。
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。
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：3413106）（CBOC BV N ⨯=根据公式,可算出集电区杂质浓度：315133413cm 1081.680106106-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⨯=）（CBO C BV N一般的晶体管各区的浓度要满足N E >>N B >N C ，故，3183161010--==cm N cm N E B ，所以取因为图1 室温下载流子迁移率与掺杂浓度的函数关系（器件物理55页）查图1得到少子迁移率：s V cm N C ⋅==/12802μμ s V cm P B ⋅==/4372μμ s V cm N E ⋅==/2802μμ 根据公式可知：s cm qTk D C C /28.331280026.020=⨯==μ s cm qTk D B B /36.11437026.020=⨯==μ图2 掺杂浓度与电阻率的函数关系（器件物理59页）根据图2，可得到不同杂质浓度对应的电阻率：cm C ⋅Ω=2 ρ（即衬底选用的电阻率） cm B ⋅Ω=5.0 ρ cm E ⋅Ω=045.0 ρ图3 少子寿命与掺杂浓度的函数关系（半导体物理177页）由图3或者取器件物理287页的经验值，为了方便得到较合理的基区准中性宽度，所以这里的少子寿命取值如下：s C 7107-⨯=τ s B 610-=τ s E 710-=τ 根据公式有：cm D L C C C 371083.410728.33--⨯≈⨯⨯==τcm D L B B B 361037.31036.11--⨯≈⨯==τ cm D L E E E 471053.81028.7--⨯≈⨯==τ3.2.集电区厚度Wc 的选择（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，因而根据公式求出集电区厚度的最小值为：cm qN BV X W C CBO S mBC 4211519142101025.5]102106.1808.111085.82[]2[---⨯≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==〉εε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。
（2） 集电区厚度的最大值W C 的最大值受串联电阻r cs 的限制。
增大集电区厚度会使串联电阻r cs 增加，饱和压降V CES 增大，因此W C 的最大值受串联电阻限制。
cm V cCBO45cmax 10810180W -⨯=⨯==ξ 所以，有cm 108W cm 1025.54c 4--⨯≤≤⨯综合考虑这两方面的因素，W C 尽量取大，故选择W C =8μm3.3. 基区宽度WB（1）基区宽度的最大值对于低频管，与基区宽度有关的主要电学参数是，因此低频器件的基区宽度最大值由确定。