微电子器件及工艺课程设计工艺部分

晶 体 管 的 结 构 双 极 晶 体 管 结 构 及 版 图 示 意 图 自 对 准 双 多 晶 硅 双 极 型 结 构 课 程 设 计 要 求1. 制 造 目 标 ： 发 射 区 、 基 区 、 收 集 区 的 掺 杂 浓 度 ； 发 射 结及 收 集 结 的 结 深 ； 基 区 宽 度 ； 收 集 结 及 发 射 结 的 面 积2. 总 体 制 造 方 案 ： 清 洗 氧 化 光 刻 （ 光 刻 基 区 ） 硼 预扩 散 硼 再 扩 散 （ 基 区 扩 散 ） 去 氧 化 膜 氧 化 工 艺光 刻 （ 光 刻 发 射 区 ） 磷 预 扩 散 磷 再 扩 散 （ 发 射 区扩 散 ） 去 氧 化 膜 沉 积 保 护 层 光 刻 （ 光 刻 接 触 孔 ）金 属 化 光 刻 （ 光 刻 接 触 电 极 ） 参 数 检 测3. 工 艺 参 数 设 计 ： 设 计 的 基 本 原 理 ， 基 本 公 式 ， 工 艺 过程 。 ； 发 射 区 和 基 区 的 扩 散 温 度 、 扩 散 时 间 及 相 应 的 氧化 层 厚 度 ， 氧 化 温 度 及 时 间 。4. 晶 体 管 的 结 构 图 及 版 图 ： 版 图 标 准 尺 寸 为 4inchX4inch，版 图 上 有 功 能 区 及 定 位 孔 ， 包 括 基 区 版 图 、 发 射 区 版 图 ，接 触 孔 版 图 （ 发 射 极 及 基 极 ） 及 3张 版 图 重 合 的 投 影 图 。 设 计 报 告1. 目 录2. 设 计 任 务 及 目 标3. 概 述 发 展 现 状4. 工 艺 流 程5. 设 计 基 本 原 理 及 工 艺 参 数 设 计6. 设 计 参 数 总 结7. 版 图8. 心 得 体 会9. 参 考 书 报 告 书 约 2030页 ， A4纸 参 考 书1. 微 电 子 制 造 科 学 原 理 与 工 程 技 术 ， 电 子 工 业 出版 社 ， Stephen A Campbell著2. 半 导 体 制 造 技 术 ， 电 子 工 业 出 版 社 ， Michael Quirk， Julian Serda著3. 微 电 子 技 术 工 程 ， 电 子 工 业 出 版 社 ， 刘 玉 岭 等著4. 晶 体 管 原 理 与 工 艺 ， 科 学 出 版 社 ， 上 海 无 线 电七 厂 编5. 晶 体 管 原 理 与 设 计 ， 科 学 出 版 社 ， 北 京 大 学 电子 仪 器 厂 半 导 体 专 业 编6. 大 功 率 晶 体 管 的 设 计 与 制 造 ， 科 学 出 版 社 ， 赵保 经 编7. 晶 体 管 原 理 与 实 践 ， 上 海 科 学 技 术 出 版 社 基 本 要 求所 有 的 参 数 设 计 都 必 须 有 根 据 ， 或 为 计 算 所得 ， 或 为 查 图 表 所 得 ， 须 列 出 资 料 来 源 ，不 得 杜 撰 数 据 、 不 得 弄 虚 作 假 。相 互 合 作 ， 独 立 完 成 。树 立 严 谨 的 、 科 学 的 、 实 事 求 是 的 态 度 。 起 掩 蔽 作 用 的 氧 化 层 厚 度杂 质 在 SiO2中 分 布 属 余 误 差 分 布 和 高 斯 分 布 。 对 余 误 差分 布 ， 浓 度 为 C(x） 所 对 应 的 深 度 表 达 式 为 ： x 2（ D SiO2 t） 1/2 erfc 1 C（ x） /Cs A （ D SiO2 t）1/2 Cs为 扩 散 温 度 下 杂 质 在 SiO2表 面 的 浓 度 ， t为 扩 散 时 间 ，A与 SiO2表 面 处 的 杂 质 浓 度 及 SiO2膜 下 面 衬 底 的 表 面 杂质 浓 度 有 关 ， 可 由 高 斯 函 数 或 余 误 差 分 布 函 数 得 到 。假 定 SiO2表 面 处 的 杂 质 浓 度 与 Si SiO2界 面 处 的 杂 质浓 度 之 比 为 某 一 值 ， 如 103时 ， 就 认 为 SiO2层 起 到 了 掩蔽 作 用 。 由 此 可 求 出 所 需 的 SiO 2层 的 最 小 厚 度 xmin。 此时 可 由 余 误 差 分 布 函 数 查 出 A=4.6, 因 此 Xmin 4.6 （ D SiO2 t） 1/2 t为 掺 杂 扩 散 时 间 ， 预 扩 散 温 度 低 ， 扩 散 系 数 小 ， 杂 质 在预 扩 散 时 在 二 氧 化 硅 中 的 扩 散 深 度 可 忽 略 不 计 。 氧 化 时 间 计 算x0 A/2 1+ (t+ )/(A2/4B)1/2-1, 可 由 图解 法 求 解 。初 始 条 件 x0（ 0） xi， xi为 氧 化 前 硅 片 上 原 有的 SiO2厚 度 。 可 得 ： x02 Ax0 B（ t ）A=2 DSiO2 ( 1/ks +1/h); B= 2DSiO2 C*/ N1 ； = ( xi2 Axi） / B 。 A、 B都 是 速 度 常 数 ，可 查 表 获 得 恒 定 表 面 源 扩 散 恒 定 表 面 源 是 指 在 扩 散 过 程 中 ， 硅 片表 面 的 杂 质 浓 度 始 终 是 保 持 不 变 的 。 恒 定 表 面 源 扩 散 指 硅 一 直 处 于 杂 质 氛围 中 ， 硅 片 表 面 达 到 了 该 扩 散 温 度 的固 溶 度 Cs。 解 扩 散 方 程 ： 初 始 条 件 为 ： C(x， 0)=0， x0 边 界 条 件 为 ： C(0， t)=C s C(， t)= 0恒 定 表 面 源 扩 散 杂 质 分 布 情 况 2s xC x,t C erfc Dt 22CC xDt xCBCs xj1 xj2 xj3C(x,t) t1 t2 t30 t3t2t1 恒 定 表 面 源 扩 散 erfc称 为 余 误 差 函 数 。 恒 定 源 扩 散 杂 质 浓 度 服 从 余 误 差 分 布 ， 延 长 扩 散 时 间 ： 表 面 杂 质 浓 度 不 变 ； 结 深 增 加 ； 扩 入 杂 质 总 量增 加 ； 杂 质 浓 度 梯 度 减 小 。 DtADtsCCerfc2jx B1 4DtxeDtsCx,txC(x,t) Dts1.13C0 Dts2Cdxx,tCQ 2 结 深杂 质 数 量杂 质 浓 度 梯 度 有 限 表 面 源 扩 散 指 杂 质 源 在 扩 散 前 积 累 于 硅片 表 面 薄 层 内 ， Q为 单 位面 积 杂 质 总 量 ， 解 扩 散 方 程 ：边 界 条 件 :C(x,0)=Q / , 0 x0 0 0,C Qdxx DtxeDtQtxC 42, n有 限 表 面 源 扩 散 杂 质 分 布 情 况 XXj1 Xj2 Xj3CsCsCs” t1 t2 t3 C(x,t)CB 0 t3t2t1 有 限 表 面 源 扩 散DtQCs C(x,t)2Dtx(x,t)xC(x,t) DtADtx Bsj 21CCln2杂 质 浓 度 梯 度杂 质 表 面 浓 度结 深 扩 散 时 间 计 算 再 扩 散结 深 xj 4Dt lnS/Csub（ 3.14Dt)1/2 1/2S为 单 位 面 积 的 掺 杂 原 子 总 数 ，s 浓 度 （ 平 均 浓 度 ） 结 深预 扩 散 扩 散 长 度 比 再 扩 散 的 扩 散 长 度 小 得 多 ， 预 扩 散 分 布 的渗 透 范 围 小 到 可 以 忽 略 。设 计 思 路 ： 发 射 区 扩 散 时 间 氧 化 层 厚 度 基 区 扩 散 结 深 基 区 扩 散 时 间 基 区 掩 蔽 层 厚 度 氧 化 时 间 。由 于 二 次 氧 化 ， 在 考 虑 基 区 扩 散 深 度 时 须 对 发 射 区 掩 蔽 层 消耗 的 硅 进 行 补 偿 。集 电 结 结 深 发 射 结 结 深 基 区 宽 度 0.46发 射 区 掩 蔽 层 厚度 。 发 射 结 结 深 12基 区 宽 度 。 氧 化 层 厚 度二 氧 化 硅 薄 膜 的 掩 蔽 效 果 与 厚 度 及 其 膜 层 质 量 、 杂质 在 SiO2中 的 扩 散 系 数 有 关 ， 还 与 SiO2和 硅 衬 底中 的 杂 质 浓 度 、 杂 质 在 衬 底 中 的 扩 散 系 数 以 及 杂质 在 衬 底 与 SiO2界 面 的 分 凝 系 数 等 因 素 有 关 。考 虑 到 生 产 实 际 情 况 ， 基 区 氧 化 层 厚 度 约 为 6000埃（ 氧 化 温 度 1100 左 右 ） ， 发 射 区 氧 化 层 厚 度 约为 7000埃 ， 采 用 干 氧 湿 氧 干 氧 工 艺 。B预 扩 散 温 度 ： 900 950 ， 再 扩 散 1200 左右 （ 发 射 区 氧 化 同 时 进 行 ）P预 扩 散 温 度 1120 左 右 ， 1120 左 右 。