微电子基本工艺专业课程设计.docx
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1、 微电子工艺课程设计 一、 摘要 仿真(simulation)这一术语已不仅广泛出现在多种科技书书刊上,甚至已频繁出现于多种新闻媒体上。不一样书刊和字典对仿真这一术语定义性简释大同小异,以下3种最有代表性,仿真是一个系统或过程功效用另一系统或过程功效仿真表示; 用能适适用于计算机数学模型表示实际物理过程或系统;不一样试验对问题检验。 仿真(也即模拟)可信度和精度很大程度上基于建模(modeling)可信度和精度。建模和仿真(modeling and simulation)是研究自然科学、工程科学、人文科学和社会科学关键方法,是开发产品、制订决议关键手段。据不完全统计,现在,相关建模和仿真方面研
2、究论文已占各类国际、中国专业学术会议总数10%以上,占了很可观份额。集成电路仿真经过集成电路仿真器(simulator)实施。集成电路仿真器由计算机主机及输入、输出等外围设备(硬件)和相关仿真程序(软件)组成。按仿真内容不一样,集成电路仿真通常可分为:系统功效仿真、逻辑仿真、电路仿真、器件仿真及工艺仿真等不一样层次(level)仿真。其中工艺和器件仿真,国际上也常称作“集成电路工艺和器件计算机辅助设计”(Technology CAD of IC),简称“IC TCAD”。二、 综述这次课程设计要求是:设计一个均匀掺杂pnp型双极晶体管,使T=346K时,=173。VCEO=18V,VCBO=9
3、0V,晶体管工作于小注入条件下,最大集电极电流为IC=15mA。设计时应尽可能减小基区宽度调制效应影响。要求我们优异行相关计算,为工艺过程中量进行计算。然后经过Silvaco-TCAD进行模拟。TCAD就是Technology Computer Aided Design,指半导体工艺模拟和器件模拟工具,世界上商用TCAD工含有Silvaco企业Athena和Atlas,Synopsys企业TSupprem和Medici和ISE企业(已经被Synopsys企业收购)Dios和Dessis 和Crosslight Software企业Csuprem和APSYS。这次课程设计利用Silvaco-TC
4、AD软件进行工艺模拟。经过具体工艺设计,最终使工艺产出PNP双极型晶体管满足所需要条件。三、 方案设计和分析各区掺杂浓度及相关参数计算对于击穿电压较高器件,在靠近雪崩击穿时,集电结空间电荷区已扩展至均匀掺杂外延层。所以,当集电结上偏置电压靠近击穿电压V时,集电结可用突变结近似,对于Si器件击穿电压为,集电区杂质浓度为:因为BVCBO=90所以Nc=5.824*1015cm-3通常晶体管各区浓度要满足NENBNC设NB=10NC;NE=100NB则:Nc=5.824*1015cm-3;NB=5.824*1016cm-3;NE=5.824*1018cm-3依据室温下载流子迁移率和掺杂浓度函数关系,
5、得到少子迁移率:;依据公式可得少子扩散系数:=0.031300=39=0.03330=9.9=0.03150=4.5依据掺杂浓度和电阻率函数关系,可得到不一样杂质浓度对应电阻率: 依据少子寿命和掺杂浓度函数关系,可得到各区少子寿命: 依据公式得出少子扩散长度:=集电区厚度Wc选择Wc最大值受串联电阻Rcs限制。增大集电区厚度会使串联电阻Rcs增加,饱和压降VCES增大,所以WC最大值受串联电阻限制。综合考虑这两方面原因,故选择WC=8mWb:基区宽度最大值可按下式估量:取为4可得MAX4.31um可得MIN0.381*10-4因为,所以E-B耗尽区宽度()可近视看作全部在基区内,又由,得到大多
6、数C-B耗尽区宽度()在集电区内。因为C-B结轻掺杂一侧掺杂浓度比E-B结轻掺杂一侧浓度低,所以。另外注意到是基区宽度,是基区中准中性基区宽度;也就是说,对于PNP晶体管,有:,所以基区宽度为,满足条件0.381um4.31um。其中和分别是在N型区内E-B和C-B耗尽区宽度,在BJT分析中指就是准中性基区宽度。扩散结深:在晶体管电学参数中,击穿电压和结深关系最为亲密,它随结深变浅,曲率半径减小而降低,所以为了提升击穿电压,要求扩散结深部分。但其次,结深却又受条宽限制,因为基区积累电荷增加,基区渡越时间增加,有效特征频率就下降,所以,通常选择:反射结结深为集电结结深为芯片厚度和质量 本设计选择
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