微電子器件及工藝課程設(shè)計(jì)工藝部分

1、微電子器件及工藝課程設(shè)計(jì)工藝部分雙極晶體管結(jié)構(gòu)及版圖示意圖自對(duì)準(zhǔn)雙多晶硅雙極型結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)要求制造目標(biāo)：發(fā)射區(qū)、基區(qū)、收集區(qū)的摻雜濃度；發(fā)射結(jié)及收集結(jié)的結(jié)深；基區(qū)寬度；收集結(jié)及發(fā)射結(jié)的面積總體制造方案：清洗氧化光刻（光刻基區(qū)）硼預(yù)擴(kuò)散硼再擴(kuò)散（基區(qū)擴(kuò)散） 去氧化膜 氧化工藝光刻（光刻發(fā)射區(qū)）磷預(yù)擴(kuò)散磷再擴(kuò)散（發(fā)射區(qū)擴(kuò)散） 去氧化膜 沉積保護(hù)層光刻（光刻接觸孔）金屬化光刻（光刻接觸電極）參數(shù)檢測(cè)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)的基本原理，基本公式，工藝過(guò)程。；發(fā)射區(qū)和基區(qū)的擴(kuò)散溫度、擴(kuò)散時(shí)間及相應(yīng)的氧化層厚度，氧化溫度及時(shí)間。晶體管的結(jié)構(gòu)圖及版圖：版圖標(biāo)準(zhǔn)尺寸為4inchX4inch，版圖上有功能區(qū)及定位孔，

2、包括基區(qū)版圖、發(fā)射區(qū)版圖，接觸孔版圖（發(fā)射極及基極）及3張版圖重合的投影圖。設(shè)計(jì)報(bào)告目錄設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo)概述發(fā)展現(xiàn)狀工藝流程設(shè)計(jì)基本原理及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)總結(jié)版圖心得體會(huì)參考書(shū) 報(bào)告書(shū)約2030頁(yè)，A4紙參考書(shū)微電子制造科學(xué)原理與工程技術(shù)，電子工業(yè)出版社，Stephen A Campbell著半導(dǎo)體制造技術(shù)，電子工業(yè)出版社，Michael Quirk，Julian Serda著微電子技術(shù)工程，電子工業(yè)出版社，劉玉嶺等著晶體管原理與工藝，科學(xué)出版社，上海無(wú)線電七廠編晶體管原理與設(shè)計(jì)，科學(xué)出版社，北京大學(xué)電子儀器廠半導(dǎo)體專業(yè)編大功率晶體管的設(shè)計(jì)與制造，科學(xué)出版社，趙保經(jīng)編晶體管原理與實(shí)踐，上?？?/p>

3、學(xué)技術(shù)出版社基本要求所有的參數(shù)設(shè)計(jì)都必須有根據(jù)，或?yàn)橛?jì)算所得，或?yàn)椴閳D表所得，須列出資料來(lái)源，不得杜撰數(shù)據(jù)、不得弄虛作假。相互合作，獨(dú)立完成。樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、科學(xué)的、實(shí)事求是的態(tài)度。起掩蔽作用的氧化層厚度雜質(zhì)在SiO2中分布屬余誤差分布和高斯分布。對(duì)余誤差分布，濃度為C(x）所對(duì)應(yīng)的深度表達(dá)式為： x 2（D SiO2 t）1/2 erfc1 C（x）/Cs A （D SiO2 t）1/2 Cs為擴(kuò)散溫度下雜質(zhì)在SiO2表面的濃度，t為擴(kuò)散時(shí)間，A與SiO2表面處的雜質(zhì)濃度及SiO2膜下面襯底的表面雜質(zhì)濃度有關(guān)，可由高斯函數(shù)或余誤差分布函數(shù)得到。假定SiO2表面處的雜質(zhì)濃度與Si SiO2界面處的

4、雜質(zhì)濃度之比為某一值，如103時(shí)，就認(rèn)為SiO2層起到了掩蔽作用。由此可求出所需的SiO2層的最小厚度xmin。此時(shí)可由余誤差分布函數(shù)查出A=4.6, 因此 Xmin 4.6 （D SiO2 t）1/2 t為摻雜擴(kuò)散時(shí)間，預(yù)擴(kuò)散溫度低，擴(kuò)散系數(shù)小，雜質(zhì)在預(yù)擴(kuò)散時(shí)在二氧化硅中的擴(kuò)散深度可忽略不計(jì)。氧化時(shí)間計(jì)算x0A/2 1+ (t+)/(A)/(A2 2/4B)/4B)1/21/2-1, -1, 可由圖可由圖解法求解。解法求解。初始條件x0（0）xi，xi為氧化前硅片上原有的SiO2厚度?？傻茫?x02 Ax0 B（t）A=2 DSiO2 ( 1/ks +1/h); B= 2DSiO2 C*/

5、N1 ； = ( xi2Axi）/ B 。 A、B都是速度常數(shù)，可查表獲得恒定表面源擴(kuò)散恒定表面源擴(kuò)散 恒定表面源是指在擴(kuò)散過(guò)程中，硅片恒定表面源是指在擴(kuò)散過(guò)程中，硅片表面的雜質(zhì)濃度始終是保持不變的。表面的雜質(zhì)濃度始終是保持不變的。 恒定表面源擴(kuò)散恒定表面源擴(kuò)散指硅一直處于雜質(zhì)氛指硅一直處于雜質(zhì)氛圍中，硅片表面達(dá)到了該擴(kuò)散溫度的圍中，硅片表面達(dá)到了該擴(kuò)散溫度的固溶度固溶度Cs。 解擴(kuò)散方程：解擴(kuò)散方程： 初始條件為：初始條件為：C(x，0)=0，x0 邊界條件為：邊界條件為：C(0，t)=Cs C(，t)= 0恒定表面源擴(kuò)散雜質(zhì)分布情況恒定表面源擴(kuò)散雜質(zhì)分布情況2sxC x,tC erfcDt

6、22CCxDtxCBCsxj1 xj2 xj3C(x,t)t1t2t30t3t2t1恒定表面源擴(kuò)散恒定表面源擴(kuò)散 erfc稱為余誤差函數(shù)。稱為余誤差函數(shù)。 恒定源擴(kuò)散雜質(zhì)濃度服從余誤差分布，延長(zhǎng)擴(kuò)散時(shí)間：恒定源擴(kuò)散雜質(zhì)濃度服從余誤差分布，延長(zhǎng)擴(kuò)散時(shí)間： 表面雜質(zhì)濃度不變；表面雜質(zhì)濃度不變； 結(jié)深增加；結(jié)深增加； 擴(kuò)入雜質(zhì)總量擴(kuò)入雜質(zhì)總量增加；增加； 雜質(zhì)濃度梯度減小。雜質(zhì)濃度梯度減小。DtADtsCCerfc2jxB14DtxeDtsCx,txC(x,t)Dts1.13C0Dts2Cdxx,tCQ2結(jié)深結(jié)深雜質(zhì)數(shù)量雜質(zhì)數(shù)量雜質(zhì)濃度梯度雜質(zhì)濃度梯度有限表面源擴(kuò)散有限表面源擴(kuò)散 指雜質(zhì)源在擴(kuò)散前積

7、累于硅指雜質(zhì)源在擴(kuò)散前積累于硅片表面薄層片表面薄層內(nèi)，內(nèi)， Q為單位為單位面積雜質(zhì)總量，解擴(kuò)散方程：面積雜質(zhì)總量，解擴(kuò)散方程：邊界條件邊界條件:C(x,0)=Q/ , 0 x000 ,CQdxxDtxeDtQtxC42,n有限表面源擴(kuò)散雜質(zhì)分布情況有限表面源擴(kuò)散雜質(zhì)分布情況XXj1 Xj2 Xj3CsCsCs”t1t2t3C(x,t)CB0 t3t2t1有限表面源擴(kuò)散有限表面源擴(kuò)散DtQCsC(x,t)2Dtx(x,t)xC(x,t)DtADtxBsj21CCln2雜質(zhì)濃度梯度雜質(zhì)濃度梯度雜質(zhì)表面濃度雜質(zhì)表面濃度結(jié)深結(jié)深擴(kuò)散時(shí)間計(jì)算 再擴(kuò)散結(jié)深 xj4Dt lnS/Csub（3.14Dt)1/21/2S為單位面積的摻雜原子總數(shù)，s s濃度（平均濃度）濃度（平均濃度）結(jié)深結(jié)深預(yù)擴(kuò)散擴(kuò)散長(zhǎng)度比再擴(kuò)散的擴(kuò)散長(zhǎng)度小得多，預(yù)擴(kuò)散分布的滲透范圍小到可以忽略。設(shè)計(jì)思路：發(fā)射區(qū)擴(kuò)散時(shí)間氧化層厚度基區(qū)擴(kuò)散結(jié)深基區(qū)擴(kuò)散時(shí)間基區(qū)掩蔽層厚度氧化時(shí)間。由于二次氧化，在考慮基區(qū)擴(kuò)散深度時(shí)須對(duì)發(fā)射區(qū)掩蔽層消耗的硅進(jìn)行補(bǔ)償。集電結(jié)結(jié)深發(fā)射結(jié)結(jié)深基區(qū)寬度0.46發(fā)射區(qū)掩蔽層厚度。發(fā)射結(jié)結(jié)深12基區(qū)寬度。氧化層厚度二氧化硅薄膜的掩蔽效果與厚度及其膜層質(zhì)量、雜質(zhì)在SiO2中的擴(kuò)散系數(shù)有關(guān)，還與SiO2和硅襯底中的雜質(zhì)濃度、雜質(zhì)在襯底中的擴(kuò)散系數(shù)以及雜質(zhì)在襯底與SiO2界面的分凝系