微電子器件工藝課程設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 射區(qū)面積取；基區(qū)面積取。（3）發(fā)射極總周長SLE由于存在電流集邊效應(yīng)，使發(fā)射極有效條寬受到限制，但在有效條寬2seff內(nèi)，若單位發(fā)射極條長上允許的電流容量用Ieo表示，則由集電極最大電流ICM即可確定發(fā)射極的總周長為 實際上，在設(shè)計過程中,Ieo往往按經(jīng)驗數(shù)據(jù)來進行選取。由于高頻電流集邊效應(yīng)使有效發(fā)射面積進一步減小，因而頻率越高選取的Ieo愈小。由于 在f=20~400MHZ，Ieo=，則有=如下圖： p p C區(qū) P B區(qū) n nE區(qū)N+ 四、工藝參數(shù)設(shè)計. 工藝參數(shù)計算思路由于二次氧化，必須在考慮基區(qū)擴散深度時須對發(fā)射區(qū)掩蔽層消耗的硅進行補償（在前面計算已將它計算在內(nèi)了）。下表是計算擴散系數(shù)過程中要用到的：表1：硅中磷和硼的與（微電子工藝基礎(chǔ)119頁表51）雜質(zhì)元素磷（P）硼（B） 表2：二氧化硅中磷和硼的與（微電子工藝基礎(chǔ)106頁表46）雜質(zhì)元素磷（P）硼（B）. 基區(qū)相關(guān)參數(shù)的計算過程PNP基區(qū)的磷預(yù)擴散的溫度取800℃，即1073K（規(guī)范取值到1120℃，但是這樣得不到合理的預(yù)擴散時間，所以降低溫度來處理）由公式 其中 圖7 雜質(zhì)在硅中的溶解度（實用集成電路工藝手冊107頁圖67）由圖7可得，在800℃時磷在硅中的表面濃度取（預(yù)擴時間在合理范圍） 所以有， 氧化層厚度的最小值由預(yù)擴散（1073K）的時間t=1183s來決定的，且服從余誤差分布，并根據(jù)假設(shè)可求 。 考慮到生產(chǎn)實際情況和工藝需要，基區(qū)氧化層厚度取為6um，即是6000本來應(yīng)該取1120℃，但是為了能夠得到較快的主擴時間，所以主擴溫度取到了1250℃（1523K），這時的 由于預(yù)擴散的結(jié)深很淺，可將它忽略，故，由再擴散結(jié)深公式：，而且 故可整理為： 即經(jīng)過化簡得， 利用MATLAB軟件求解方程，得t=20161s=PNP發(fā)射區(qū)的磷預(yù)擴散的溫度這里取950℃，即1223K由公式 其中 由上面的圖7可得，在950℃時硼在硅中的固溶度為，即此處的 ，代入方程有 氧化層厚度的最小值由預(yù)擴散（1223K）的時間t=1345s來決定的，且服從余誤差分布，并根據(jù)假設(shè)可求 考慮到生產(chǎn)實際情況，發(fā)射區(qū)氧化層厚度取為7um，即是7000主擴溫度取1200℃（1473K），此時有 由于預(yù)擴散的結(jié)深很淺，可將它忽略，故，由再擴散結(jié)深公式：， 而且 故可整理為： 即經(jīng)過化簡得， 利用MATLAB軟件求解方程，得t=6571s=如下所示：. 氧化時間的計算 表3 1100℃的干氧和濕氧的氧化速率常數(shù)（半導(dǎo)體制造基礎(chǔ)41頁）A()B()B/A()干氧濕氧(95℃水汽)0表4 1200℃的干氧和濕氧的氧化速率常數(shù)（半導(dǎo)體制造基礎(chǔ)41頁）A()B()B/A()干氧濕氧(95℃水汽)0由前面算出基區(qū)氧化層厚度是6000，如果氧化溫度是1100℃，要得到6000的氧化層，可以采用干氧－濕氧－干氧工藝,因為 所以可以根據(jù)所需厚度來算時間可以先后干氧各500，然后濕氧5000，根據(jù)1100℃的相關(guān)系數(shù)代入上述式子，則可以得到：1100℃干氧，1100℃濕氧，將上面的厚度對應(yīng)代入，可以得到干氧時間和濕氧時間：干氧11min（500）濕氧36min(5000)—干氧11min(500)由前面算出基區(qū)氧化層厚度是7000，如果氧化溫度是1200℃，要得到7000的氧化層，可以采用干氧－濕氧－干氧工藝,同樣根據(jù) 來算時間可以先后干氧各1000，然后濕氧5000，根據(jù)1200℃的相關(guān)系數(shù)代入上述式子，則可以得到：1200℃干氧，1200℃濕氧，將上面的厚度對應(yīng)代入，可以得到干氧時間和濕氧時間：即干氧17min（1000）濕氧22min(5000)—干氧17min(1000)五、設(shè)計參數(shù)總結(jié)采用外延硅片，其襯底的電阻率為2的P型硅，選取111晶向。表4：設(shè)計參數(shù)總結(jié)列表相關(guān)參數(shù)集電區(qū)C基區(qū)B發(fā)射區(qū)E各區(qū)雜質(zhì)濃度少子遷移率1280437280擴散系數(shù)電阻率2少子壽命擴散長度結(jié)深/W()面積(2)643616擴散溫度(℃)和時間預(yù)擴散/800℃,1183950℃, 1354再擴散/1250℃, 231841200℃,6571氧化層厚度()/60007000氧化時間/先干氧氧化11分鐘，后濕氧氧化36分鐘，再干氧氧化11分鐘。先干氧氧化17分鐘，后濕氧氧化22分鐘，再干氧氧化17分鐘。 工藝流程圖此次設(shè)計的pnp晶體管的工藝步驟主要流程如圖：PNP晶體管生產(chǎn)總的工藝流程圖如下: 生產(chǎn)工藝說明注意：下面只對生產(chǎn)工藝進行詳細的操作說明和其需要注意的事項，生產(chǎn)中并不按如下給出的流程順序進行，其生產(chǎn)流程按上面所說流程順序進行。 硅片清洗在晶體管和集成電路生產(chǎn)中，處理不當(dāng)，可使全部硅片報廢，做不出管子來，或使制造出來的器件性能低劣，穩(wěn)定性和可靠性很差。化學(xué)清洗是指清除吸附在半導(dǎo)體，金屬材料以及生產(chǎn)用具表面上的各種有害雜質(zhì)或油污的工藝。①② 清洗方法是利用各種化學(xué)試劑與吸附在被清洗物體表面上的雜質(zhì)及油污發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和溶解作用，或伴以超聲，加熱，抽真空等物理措施，使雜質(zhì)從被清洗物體的表面脫附，然后用大量的高純熱，冷去離子水沖洗，從而獲得潔凈的物體表面。②② ，器皿的清洗。③ 硅片清洗的一般程序：吸附在硅片表面的雜質(zhì)大體上可分為分子型，離子型和原子型三種，分子型雜質(zhì)粒子與硅片表面之間的吸附較弱，具有疏水性的特點，這種雜質(zhì)的存在，對于清除離子型和原子型雜質(zhì)具有掩蔽作用，因此在對硅片清洗時首先要把它們清除，離子型和原子型吸附的雜質(zhì)屬于化學(xué)吸附雜質(zhì)，其吸附力都較強，因此在化學(xué)清洗時，一般都采用酸，堿溶液或堿性雙氧水先清除離子型吸附雜質(zhì)，然后用王水或酸性雙氧水再來清除殘存的離子型雜質(zhì)用原子型雜質(zhì)，最后用高純?nèi)ルx子水將硅片沖洗干凈，再加溫烘干就可得到潔凈表面的硅片。工藝程序：去分子去離子去原子去離子水沖洗、烘干。硅片清洗液是指能夠除去硅片表面沾污物的化學(xué)試劑或幾種化學(xué)試劑配制的混合液。常用硅片清洗液有：名稱配方使用條件作用備注Ⅰ號洗液NH4OH:H2O2:H2O=1:1:5→1:2: