课程设计---pnp双极型晶体管的设计.doc

目 录 1.设计任务及目标………………………………………………………….....………1 2.课程设计的基本内容…………………………………………………….…………1 2.1 pnp双极型晶体管的设计……………………………………….…….….…1 2.2 设计的主要内容……………………………………………………….……1 3.晶体管工艺参数设计…………………………………………..…………...………2 3.1 晶体管的纵向结构参数设计……………..………………….……………..2 3.1.1 集电区杂质浓度的确定……………………………………………..2 3.1.2 基区及发射区杂质浓度……………………………………………..3 3.1.3 各区少子迁移率及扩散系数的确定……………………….……….3 3.1.4 各区少子扩散长度的计算……………………….……….....………4 3.1.5 集电区厚度的选择…………………….…………………....….……4 3.1.6 基区宽度的计算……………………………………………….….…4 3.1.7 扩散结深…………………………………………………...…..….…6 3.1.8 表面杂质浓度…………………………………………..….….…….7 3.2晶体管的横向设计…………………………………………….…….....……8 3.3工艺参数的计算…………………………………………………….….……8 3.3.1 基区磷预扩时间 ……………………………………….….…..……8 3.3.2基区磷再扩散时间计算…………………………………..….………8 3.3.3 发射区硼预扩时间计算…………………………....………………..9 3.3.4 发射区硼再扩散时间计算………………………….…………...…..9 3.3.5 基区磷扩散需要的氧化层厚度………………………………........10 3.3.6 发射区硼扩散需要的氧化层厚度…………………………………11 3.3.7 氧化时间的计算……………………………………………………11 3.3.8设计参数总结…………………………………………………..……12  微电子器件与工艺课程设计报告 ——pnp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、课程设计的基本内容 2.1 pnp双极型晶体管的设计 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。 2.2 设计的主要内容： （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NE,，基区掺杂浓度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。? 3晶体管工艺参数设计 3.1 晶体管的纵向结构参数设计 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。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、集电区厚度、 基区厚度、 扩散结深和等；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、 衬底杂质浓度、 表面浓度,以及基区杂质浓度分布等，并将上述参数转换成生产中的工艺控制参数。 3.1.1 集电区杂质浓度的确定 根据击穿电压与浓度的关系图来读出BVCBO=80V时的NC，如图1 图1 击穿电压与杂质浓度的关系 从图1中可以读出，当BVCBO=80V时，集电区杂质浓度NC=5×1015CM-3，对应的电阻率为1.2Ω*CM,所以选用（111）晶向的P型硅。 3.1.2 基区及发射区杂质浓度 一般的晶体管各区的浓度要满足NE>>NB>NC，故 （1）基区杂质浓度取NB＝5×1016cm－3 。 （2）发射杂质浓度取NE＝5×1018cm－3 。