文档介绍：目录
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设计的要求与数据……………………………………………………………2
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各区掺杂浓度及相关参数的计算………………………………………3
集电区厚度Wc的选择……………………………………………………6
基区宽度WB………………………………………………………………6
扩散结深…………………………………………………………………10
芯片厚度和质量…………………………………………………………10
晶体管的横向设计、结构参数的选择…………………………………10
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工艺部分杂质参数………………………………………………………11
基区相关参数的计算过程………………………………………………11
发射区相关参数的计算过程……………………………………………13
氧化时间的计算…………………………………………………………14
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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。
2、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,VCEO=15V,VCBO=,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。
3、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NE, NB,
和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。
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Wc,
基本宽度Wb,发射区宽度We和扩散结深Xjc,发射结结深Xje等。
根据扩散结深Xjc,发射结结深Xje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。
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。
4、物理参数设计
各区掺杂浓度及相关参数的计算
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, 由此可得集电区杂质浓度为:

由设计的要求可知C-B结的击穿电压为:
根据公式,可算出集电区杂质浓度:

一般的晶体管各区的浓度要满足NE>>NB>NC,根据以往的经验可取:

即各区的杂质溶度为:

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P55)
根据图1,得到少子迁移率:

根据公式可得少子的扩散系数:

图2 掺杂浓度与电阻率的函数关系(器件物理P59)
根据图2,可得到不同杂质浓度对应的电阻率:

图3