微電子工藝課程設(shè)計(jì)

微電子工藝課程設(shè)計(jì)摘要仿真（simulation）這一術(shù)語(yǔ)已不僅廣泛出現(xiàn)在各種科技書(shū)書(shū)刊上，甚至已頻繁出現(xiàn)于各種新聞媒體上。不同的書(shū)刊和字典對(duì)仿真這一術(shù)語(yǔ)的定義性簡(jiǎn)釋大同小異，以下3種最有代表性，仿真是一個(gè)系統(tǒng)或過(guò)程的功能用另一系統(tǒng)或過(guò)程的功能的仿真表示；用能適用于計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型表示實(shí)際物理過(guò)程或系統(tǒng)；不同實(shí)驗(yàn)對(duì)問(wèn)題的檢驗(yàn)。仿真（也即模擬）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（modelingandsimulation）是研究自然科學(xué)、工程科學(xué)、人文科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的重要方法，是開(kāi)發(fā)產(chǎn)品、制定決策的重要手段。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前，有關(guān)建模和仿真方面的研究論文已占各類(lèi)國(guó)際、國(guó)內(nèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)會(huì)議總數(shù)的10%以上，占了很可觀的份額。集成電路仿真通過(guò)集成電路仿真器（simulator）執(zhí)行。集成電路仿真器由計(jì)算機(jī)主機(jī)及輸入、輸出等外圍設(shè)備（硬件）和有關(guān)仿真程序（軟件）組成。按仿真內(nèi)容不同，集成電路仿真一般可分為：系統(tǒng)功能仿真、邏輯仿真、電路仿真、器件仿真及工藝仿真等不同層次（level）的仿真。其中工藝和器件的仿真，國(guó)際上也常稱(chēng)作“集成電路工藝和器件的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”（TechnologyCADofIC），簡(jiǎn)稱(chēng)“ICTCAD”。綜述這次課程設(shè)計(jì)要求是：設(shè)計(jì)一個(gè)均勻摻雜的pnp型雙極晶體管，使T=346K時(shí)，β=173。VCEO=18V，VCBO=90V，晶體管工作于小注入條件下，最大集電極電流為IC=15mA。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。要求我們先進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，為工藝過(guò)程中的量進(jìn)行計(jì)算。然后通過(guò)Silvaco-TCAD進(jìn)行模擬。TCAD就是TechnologyComputerAidedDesign，指半導(dǎo)體工藝模擬以及器件模擬工具，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（已經(jīng)被Synopsys公司收購(gòu)）的Dios和Dessis以及CrosslightSoftware公司的Csuprem和APSYS。這次課程設(shè)計(jì)運(yùn)用Silvaco-TCAD軟件進(jìn)行工藝模擬。通過(guò)具體的工藝設(shè)計(jì)，最后使工藝產(chǎn)出的PNP雙極型晶體管滿足所需要的條件。方案設(shè)計(jì)與分析各區(qū)摻雜濃度及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算對(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，集電區(qū)雜質(zhì)濃度為：由于BVCBO=90所以Nc=5.824*1015cm-3一般的晶體管各區(qū)的濃度要滿足NE>>NB>NC設(shè)NB=10NC;NE=100NB則：Nc=5.824*1015cm-3；NB=5.824*1016cm-3；NE=5.824*1018cm-3根據(jù)室溫下載流子遷移率與摻雜濃度的函數(shù)關(guān)系，得到少子遷移率：；；根據(jù)公式可得少子的擴(kuò)散系數(shù)：=0.03×1300=39=0.03×330=9.9=0.03×150=4.5根據(jù)摻雜濃度與電阻率的函數(shù)關(guān)系，可得到不同雜質(zhì)濃度對(duì)應(yīng)的電阻率：氧化層厚度氧化層厚度的最小值由預(yù)擴(kuò)散（1353K）的時(shí)間t=964.84s來(lái)決定的，且服從余誤差分布，并根據(jù)假設(shè)可求，由一些相關(guān)資料可查出磷（P）在溫度1080℃時(shí)在中的擴(kuò)散系數(shù)：考慮到生產(chǎn)實(shí)際情況，基區(qū)氧化層厚度取為6000?；鶇^(qū)再擴(kuò)散的時(shí)間PNP基區(qū)的磷再擴(kuò)散的溫度這里取1200℃。由一些相關(guān)資料可查出磷的擴(kuò)散系數(shù)：由于預(yù)擴(kuò)散的結(jié)深很淺，可將它忽略，故，由再擴(kuò)散結(jié)深公式：，而且，故可整理為：即經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)得：解得基區(qū)再擴(kuò)散的時(shí)間：t=7560s=2.1hB、發(fā)射區(qū)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程預(yù)擴(kuò)散時(shí)間PNP發(fā)射區(qū)的硼預(yù)擴(kuò)散的溫度這里取950℃，即1223K。單位面積雜質(zhì)濃度：由上述表1可知硼在硅中有：為了方便計(jì)算，取由公式，得出發(fā)射區(qū)的預(yù)擴(kuò)散時(shí)間：氧化層厚度氧化層厚度的最小值由預(yù)擴(kuò)散（1353K）的時(shí)間t=1683s來(lái)決定的，且服從余誤差分布，并根據(jù)假設(shè)可求，由一些相關(guān)資料可查出硼（B）在溫度950℃時(shí)在中的擴(kuò)散系數(shù)：考慮到生產(chǎn)實(shí)際情況，基區(qū)氧化層厚度取為7000。發(fā)射區(qū)再擴(kuò)散的時(shí)間PNP基區(qū)的磷再擴(kuò)散的溫度這里取1170℃，即1443K，則由于預(yù)擴(kuò)散的結(jié)深很淺，可將它忽略，故，由再擴(kuò)散結(jié)深公式：，而且，故可整理為：即經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)得：解得基區(qū)再擴(kuò)散的時(shí)間：t=7200s=2.0hC、氧化時(shí)間的計(jì)算基區(qū)氧化時(shí)間由前面得出基區(qū)氧化層厚度是6000，可以采用干氧－濕氧－干氧的工藝,將6000的氧化層的分配成如下的比例進(jìn)行氧化工藝：干氧：濕氧：干氧=1：4：1即先干氧1000（0.1um），再濕氧4000（0.4um），再干氧1000（0.1um）取干氧和濕氧的氧化溫度為1200℃干氧氧化1000的氧化層厚度需要的時(shí)間為：濕氧氧化4000的氧化層厚度需要的時(shí)間為：所以，基區(qū)總的氧化時(shí)間為：發(fā)射區(qū)氧化時(shí)間由前面得出發(fā)射區(qū)氧化層厚度是7000，可以采用干氧－濕氧－干氧的工藝,將7000的氧化層的分配成如下的比例進(jìn)行氧化工藝：干氧：濕氧：干氧=1：5：1即先干氧1000（0.1um），再濕氧5000（0.5um），再干氧1000（0.1um）取干氧和濕氧的氧化溫度為1200℃，由圖7可得出：干氧氧化1000的氧化層厚度需要的時(shí)間為：濕氧氧化5000的氧化層厚度需要的時(shí)間為：所以，發(fā)射區(qū)總的氧化時(shí)間為：方案綜合評(píng)價(jià)與結(jié)論#Goatlas#mesh x.ml=0spacing=0.15 x.ml=0.8spacing=0.15 x.ml=1.5spacing=0.12 x.ml=2.0spacing=0.15#y.ml=0.0spacing=0.006y.ml=0.06spacing=0.005y.ml=0.30spacing=0.02y.ml=1.0spacing=0.12#regionnum=1siliconelectrodenum=1name=emitterleftlength=0.8electrodenum=2name=baserightlength=0.5y.max=0electrodenum=3name=collectorbottom#dopingreg=1uniformn.typeconc=5e15dopingreg=1gaussn.typeconc=1e18peak=1.0char=0.2dopingreg=1gaussp.typeconc=1e18peak=0.05junct=0.15pnp型雙極晶體管設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱大量的資料，借鑒別人成功的設(shè)計(jì)，從中得到自己有用的東西，自己慢慢吸收。從知之甚少到一點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)，最終成功完成了本次設(shè)計(jì)，通過(guò)仿真軟件仿真可以知道此次設(shè)計(jì)基本符合題目要求的參數(shù)值。由于自己理論知識(shí)較為匱乏，對(duì)實(shí)際生活中的工藝水平不怎么了解，所以設(shè)計(jì)還是存在一些問(wèn)題，參數(shù)有著一些誤差。體驗(yàn)與展望在為期一周的時(shí)間里，我們對(duì)于微電子工藝這門(mén)課程進(jìn)行了相應(yīng)的微電子工藝課程設(shè)計(jì)。期間對(duì)于微電子工藝、微電子器件物理、微電子器件工藝和半導(dǎo)體物理的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行了復(fù)習(xí)，在運(yùn)用中更加深刻的理解了咱們電子與科學(xué)專(zhuān)業(yè)方向之一的微電子工藝方向的技術(shù)。但是也深深體會(huì)到了對(duì)于理論知識(shí)的缺乏，以及運(yùn)用時(shí)候思路的單調(diào)，并不能夠提出新穎的方案，拘泥于固定思維的我們，更應(yīng)該利用課程設(shè)計(jì)以及其他實(shí)踐機(jī)會(huì)拓展自己的思維?！段㈦娮庸に嚒肥抢^《微電子器件物理