微電子器件工藝課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)課程名稱微電子器件工藝課程設(shè)計(jì)題目名稱PNP雙極型晶體管的設(shè)計(jì)同學(xué)學(xué)院__＿材料與能源學(xué)院_＿＿_(dá)專業(yè)班級(jí)08微電子學(xué)1班學(xué)號(hào)310８0０8033同學(xué)姓名＿＿_(dá)_張又文＿_(dá)_指導(dǎo)老師魏愛(ài)香、何玉定__＿2011年7月６日廣東工業(yè)高校課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目名稱pｎp雙極型晶體管的設(shè)計(jì)同學(xué)學(xué)院材料與能源學(xué)院專業(yè)班級(jí)微電子學(xué)專業(yè)08級(jí)1班姓名張又文學(xué)號(hào)31080０8０３3一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)均勻摻雜的pnp型雙極晶體管，使Ｔ=3００K時(shí),β=120。VCEO＝１5Ｖ，VＣBO=80Ｖ.晶體管工作于小注入條件下,最大集電極電流為IC＝5mＡ。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)的影響。二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)1.了解晶體管設(shè)計(jì)的一般步驟和設(shè)計(jì)原則2.依據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)材料參數(shù),包括放射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)摻雜濃度NE，NB,和ＮＣ,依據(jù)各區(qū)的摻雜濃度確定少子的集中系數(shù),遷移率,集中長(zhǎng)度和壽命等。3．依據(jù)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)指標(biāo)確定器件的縱向結(jié)構(gòu)參數(shù),包括集電區(qū)厚度Wc,基本寬度Wｂ,放射區(qū)寬度Wｅ和集中結(jié)深Xjc,放射結(jié)結(jié)深Ｘjｅ等。4.依據(jù)集中結(jié)深Ｘjc，放射結(jié)結(jié)深Xjｅ等確定基區(qū)和放射區(qū)預(yù)集中和再集中的集中溫度和集中時(shí)間;由集中時(shí)間確定氧化層的氧化溫度、氧化厚度和氧化時(shí)間。5．依據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)確定器件的圖形結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)器件的圖形尺寸，繪制出基區(qū)、放射區(qū)和金屬接觸孔的光刻版圖。6.依據(jù)現(xiàn)有工藝條件,制定具體的工藝實(shí)施方案。７.撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1.材料參數(shù)設(shè)計(jì)2.晶體管縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.晶體管的橫向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)光刻基區(qū)、放射區(qū)和金屬化的掩膜版圖形)４.工藝參數(shù)設(shè)計(jì)和工藝操作步驟5．總結(jié)工藝流程和工藝參數(shù)6.寫設(shè)計(jì)報(bào)告四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程支配序號(hào)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1老師布置設(shè)計(jì)任務(wù)，講解設(shè)計(jì)要求和方法教1-3102同學(xué)生疏設(shè)計(jì)任務(wù),進(jìn)行資料查閱和整體設(shè)計(jì)方案的制定圖書館工三3１１2011..6.28３設(shè)計(jì)晶體管的各區(qū)材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)圖書館工三3112011．6.２９４．老師集中輔導(dǎo),分析材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題教１－3０２5晶體管工藝參數(shù)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)室教１-3026繪制光刻基區(qū)、放射區(qū)和金屬化的版圖試驗(yàn)室教1-3０２8老師集中輔導(dǎo),分析工藝設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題試驗(yàn)室教1-3019總結(jié)設(shè)計(jì)結(jié)果,寫設(shè)計(jì)報(bào)告試驗(yàn)室教1-３０１1０寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖書館,宿室１１老師組織驗(yàn)收,提問(wèn)答辯試驗(yàn)室五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)１．《半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)》ＲobertF．Ｐieｒret著，黃如譯,電子工業(yè)出版社,2004.2.《半導(dǎo)體物理與器件》趙毅強(qiáng)等譯，電子工業(yè)出版社,2０05年.3.《硅集成電路工藝基礎(chǔ)》，關(guān)旭東編著，北京高校出版社,2005年．發(fā)出任務(wù)書日期:2011年6月2７日指導(dǎo)老師簽名:方案完成日期:2０１1年7月8日基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章:主管院長(zhǎng)簽章：名目ＴO(shè)C＼o"1-3＂＼h\uHYPERＬＩNK＼l＿Ｔoc23４３4廣東工業(yè)高校課程設(shè)計(jì)任務(wù)書PAGＥＲEF_Ｔoc2３4３42HYPERLＩNＫ\l_Ｔoc1839４一、設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo)PAＧEREF_Tｏc1８3９4５HYＰERLＩＮK\ｌ_Toc１0107二、晶體管的主要設(shè)計(jì)步驟和原則PAGＥREＦ_Toｃ1０1075ＨYＰＥRＬＩNＫ\ｌ_Tｏc１87９２．1．晶體管設(shè)計(jì)一般步驟PＡＧＥREF_Ｔoc1８７95ＨＹPEＲLＩNK\l＿Tｏｃ２616６2.2．晶體管設(shè)計(jì)的基本原則PAGEREF_Ｔｏc2６1666ＨＹＰＥRLＩＮＫ\l＿Tｏc7728三、晶體管物理參數(shù)設(shè)計(jì)PAGＥＲEF_Ｔoc7728７ＨYPERLINＫ\l_Ｔoc1860７3．1．各區(qū)摻雜濃度及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算PＡＧEREＦ_Toc1８6０7７HYＰＥRＬＩNＫ\l_Tｏc85３9３.2.集電區(qū)厚度Ｗc的選擇PAGEREF_Tｏc8５３９１０HＹＰERＬINK＼l_Toc２４7163.3.基區(qū)寬度ＷB?PAＧＥRＥF＿Ｔoｃ2４7１６1０ＨYＰＥRLＩNK\ｌ_Toc46803．4.集中結(jié)深PAＧＥREF_Tｏｃ46８01３ＨYPERＬINK＼l_Tｏｃ３６７33．５．雜質(zhì)表面濃度PAGEＲＥＦ_Toc３６７３１4HYＰERLINK\ｌ_Toc2２46３.6.芯片厚度和質(zhì)量PAGEREF_Ｔｏc2２４614HＹPＥRLINＫ\ｌ_Ｔoc９8１１３.７.晶體管的橫向設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇PＡGEREF_Tｏｃ981１1４HYPＥRＬIＮK\l＿Toc23８39四、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)PＡＧEＲEＦ_Tｏc２383916HＹPERＬINK＼l＿Ｔoc103９0４．１.工藝參數(shù)計(jì)算思路PAGＥREF_Ｔｏc１0390１6HＹPERLIＮＫ\ｌ＿Toc２35６74.2.基區(qū)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程PAGEＲEF＿Tｏｃ235６716HYPERLＩNK\l_Ｔoc４0204.3.放射區(qū)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程ＰAGＥＲEF＿Tｏc4020１８HYPERＬINK\ｌ＿Tｏｃ７０４74.４.氧化時(shí)間的計(jì)算ＰAＧEREF_Ｔoc7０4７20HYＰERLINK＼l_Toc４3４5五、設(shè)計(jì)參數(shù)總結(jié)PＡGＥＲＥF_Toｃ４３４５21HYＰEＲＬINK\l_Ｔoc3２3３7六、工藝流程圖PAGEＲEＦ_Tｏc３233７２2ＨYPＥRLINＫ\l_Toｃ17３90七、生產(chǎn)工藝說(shuō)明PAＧＥRＥF＿Toｃ17３9024HYＰＥRＬINK\l_Toc９748７．１硅片清洗PAGEREF＿Toc9７４824HＹPEＲLIＮＫ\l_Ｔoc４8２７7．2氧化工藝ＰＡGEＲＥF_Tｏc４８２72６ＨＹPＥRＬINK\l＿Tｏc200４77．3．光刻工藝ＰＡGEREF＿Tｏc２004７27HYＰERLINK\ｌ＿Tｏc１1７62７.4磷集中工藝(基區(qū)集中)ＰＡGＥREＦ_Toc11７６229HYPERＬIＮK\ｌ_Tｏｃ２01４９7．5硼集中工藝(放射區(qū)集中）?PAGＥＲＥF_Tｏｃ20１4９3１HYPＥRＬIＮＫ\l_Ｔｏc2５４2９八.心得體會(huì)PAGＥREＦ_Toｃ254２９32HＹPＥRLINK\l_Tｏｃ687九.參考文獻(xiàn)PAGEREF＿Toｃ687３3PNP雙極型晶體管的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo)《微電子器件與工藝課程設(shè)計(jì)》是繼《微電子器件物理》、《微電子器件工藝》和《半導(dǎo)體物理》理論課之后開(kāi)出的有關(guān)微電子器件和工藝學(xué)問(wèn)的綜合應(yīng)用的課程,使我們系統(tǒng)的把握半導(dǎo)體器件,集成電路，半導(dǎo)體材料及工藝的有關(guān)學(xué)問(wèn)的必不行少的重要環(huán)節(jié)。目的是使我們?cè)谏杈w管基本理論和制造工藝的基礎(chǔ)上，把握晶體管的設(shè)計(jì)方法。要求我們依據(jù)給定的晶體管電學(xué)參數(shù)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，完成晶體管的縱向結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)→晶體管的圖形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→材料參數(shù)的選取和設(shè)計(jì)→制定實(shí)施工藝方案晶體管各參數(shù)的檢測(cè)方法等設(shè)計(jì)過(guò)程的訓(xùn)練,為從事微電子器件設(shè)計(jì)、集成電路設(shè)計(jì)打下必要的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一個(gè)均勻摻雜的pnp型雙極晶體管，使T=300Ｋ時(shí),β＝１２0。VＣEＯ=15V,ＶCBＯ=80V.晶體管工作于小注入條件下,最大集電極電流為IC＝5mＡ。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)的影響。晶體管的主要設(shè)計(jì)步驟和原則2．1.晶體管設(shè)計(jì)一般步驟第一，依據(jù)預(yù)期指標(biāo)要求選定主要電學(xué)參數(shù),確定主要電學(xué)參數(shù)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。其次,依據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求,了解同類產(chǎn)品的現(xiàn)有水平和工藝條件,結(jié)合設(shè)計(jì)指標(biāo)和生產(chǎn)閱歷進(jìn)行初步設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1)依據(jù)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)指標(biāo)確定器件的縱向結(jié)構(gòu)參數(shù),如集電極厚度Ｗｃ，基極寬度Wｂ和集中結(jié)深Xj等。（2）依據(jù)結(jié)深確定氧化層的厚度,氧化溫度和氧化時(shí)間;雜質(zhì)預(yù)集中和再集中的集中溫度和集中時(shí)間。(3）依據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)確定器件的圖形結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)器件的圖形尺寸，繪制出光刻版圖。(4)依據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)選取材料,確定材料參數(shù)，如電阻率ｐ,位錯(cuò),壽命,晶向等。（5)依據(jù)現(xiàn)有工藝條件，制定具體的工藝實(shí)施方案。(６)依據(jù)晶體管的類型進(jìn)行熱學(xué)設(shè)計(jì),選擇封裝形式，選用合適的管殼和散熱方式等。第三、依據(jù)初步設(shè)計(jì)方案,對(duì)晶體管進(jìn)行電學(xué)驗(yàn)算，并在此基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合調(diào)整和修改。第四,依據(jù)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行小批測(cè)量試制，暴露問(wèn)題,解決沖突,修改和完善設(shè)計(jì)方案。雙極晶體管的電學(xué)參數(shù)可分為直流參數(shù)，溝通參數(shù)和極限參數(shù)三大類。下面將電學(xué)參數(shù)按三大類進(jìn)行匯總表3１主要電學(xué)參數(shù)與結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)間的關(guān)系結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)電學(xué)參數(shù)ＷBWＣNCNENBＡｅAcfTICＭGPVＣＥSBVCBＯ2．2.晶體管設(shè)計(jì)的基本原則(1)全面權(quán)衡各電學(xué)參數(shù)間的關(guān)系,確定主要電學(xué)參數(shù)盡管晶體管的電學(xué)參數(shù)很多,但對(duì)于一類型的晶體管，其主要電學(xué)參數(shù)卻只有幾個(gè),如對(duì)高頻大功率管,主要的電學(xué)參數(shù)是ｆＴ,BＶCＢO,PＣM和ＩCM等;而高速開(kāi)關(guān)管的主要電學(xué)參數(shù)則為ton，tｏfｆ，ＵBEＳ和ＵＣES。因此,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),必需全面權(quán)衡各電學(xué)參數(shù)間的關(guān)系，正確處理各參數(shù)間的沖突。找出器件的主要電學(xué)參數(shù),依據(jù)主要電學(xué)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),然后再依據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐中取得的閱歷進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,以滿足其他電學(xué)參數(shù)的要求。（2)正確處理設(shè)計(jì)指標(biāo)和工藝條件之間的沖突,確定合適的工藝實(shí)施方案。任何一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案都必需通過(guò)合適的工藝才能實(shí)現(xiàn)。因此,在設(shè)計(jì)中必需正確處理設(shè)計(jì)指標(biāo)和工藝條件之間的沖突。設(shè)計(jì)前必需了解工藝水平和設(shè)備精度,結(jié)合工藝水平進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。正確處理技術(shù)指標(biāo)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)間的關(guān)系。設(shè)計(jì)中既要考慮高性能的技術(shù)指標(biāo)，也要考慮經(jīng)濟(jì)效益。否則,過(guò)高的追求高性能的技術(shù)指標(biāo)，將使成本過(guò)高。同時(shí),在滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的前提下，盡可能降低參數(shù)指標(biāo)水準(zhǔn)，便于降低對(duì)工藝的要求，提高產(chǎn)品成品率。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),肯定要考慮器件的穩(wěn)定性和牢靠性。三、晶體管物理參數(shù)設(shè)計(jì)3.1．各區(qū)摻雜濃度及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算由設(shè)計(jì)題目可知，晶體管的設(shè)計(jì)指標(biāo)是：３0０K時(shí),基區(qū)摻雜濃度為NＢ＝１016cm－3,共放射極電流增益β=50,BＶＣＥO=６0V。對(duì)上表參數(shù)進(jìn)行認(rèn)真分析后可發(fā)覺(jué),上述參數(shù)中，只有擊穿電壓主要由集電區(qū)電阻率打算。因此,集電區(qū)電阻率的最小值由擊穿電壓打算,在滿足擊穿電壓要求的前提下,盡量降低電阻率,并適當(dāng)調(diào)整其他參量,以滿足其他電學(xué)參數(shù)的要求。對(duì)于擊穿電壓較高的器件，在接近雪崩擊穿時(shí),集電結(jié)空間電荷區(qū)已擴(kuò)展至均勻摻雜的外延層。因此,當(dāng)集電結(jié)上的偏置電壓接近擊穿電壓Ｖ時(shí),集電結(jié)可用突變結(jié)近似,對(duì)于Sｉ器件擊穿電壓為，由此可得集電區(qū)雜質(zhì)濃度為:依據(jù)公式,可算出集電區(qū)雜質(zhì)濃度:一般的晶體管各區(qū)的濃度要滿足NＥ>＞NＢ>ＮＣ,故,圖1室溫下載流子遷移率與摻雜濃度的函數(shù)關(guān)系(器件物理55頁(yè)）查圖1得到少子遷移率：依據(jù)公式可知：圖2摻雜濃度與電阻率的函數(shù)關(guān)系(器件物理５9頁(yè)）依據(jù)圖2,可得到不同雜質(zhì)濃度對(duì)應(yīng)的電阻率：(即襯底選用的電阻率)圖3少子壽命與摻雜濃度的函數(shù)關(guān)系(半導(dǎo)體物理1７7頁(yè))由圖3或者取器件物理２８7頁(yè)的閱歷值,為了便利得到較合理的基區(qū)準(zhǔn)中性寬度,所以這里的少子壽命取值如下：依據(jù)公式有:3．2．集電區(qū)厚度Ｗc的選擇(1）集電區(qū)厚度的最小值集電區(qū)厚度的最小值由擊穿電壓打算。通常為了滿足擊穿電壓的要求，集電區(qū)厚度ＷＣ必需大于擊穿電壓時(shí)的耗盡層寬度,即WCXｍB(ＸMb是集電區(qū)臨界擊穿時(shí)的耗盡層寬度)。對(duì)于高壓器件，在擊穿電壓四周，集電結(jié)可用突變結(jié)耗盡層近似，因而依據(jù)公式求出集電區(qū)厚度的最小值為:可見(jiàn),為了提高擊穿電壓,改善二次擊穿特性，期望集電區(qū)厚度WC厚一些好。集電區(qū)厚度的最大值WC的最大值受串聯(lián)電阻rcs的限制。增大集電區(qū)厚度會(huì)使串聯(lián)電阻ｒcs增加,飽和壓降VＣES增大,因此ＷＣ的最大值受串聯(lián)電阻限制。所以，有綜合考慮這兩方面的因素,WC盡量取大，故選擇WC=8μｍ３．3.基區(qū)寬度WB(1)基區(qū)寬度的最大值對(duì)于低頻管,與基區(qū)寬度有關(guān)的主要電學(xué)參數(shù)是，因此低頻器件的基區(qū)寬度最大值由確定。當(dāng)放射效率1時(shí)，電流放大系數(shù),因此基區(qū)寬度的最大值可按下式估量：為了使器件進(jìn)入大電流狀態(tài)時(shí)，電流放大系數(shù)仍能滿足要求,因而設(shè)計(jì)過(guò)程中取4。由公式可看出，電流放大系數(shù)要求愈高,則基區(qū)寬度愈窄。但當(dāng)基區(qū)寬度過(guò)窄時(shí),電流在從放射結(jié)向集電結(jié)傳輸?shù)倪^(guò)程中,由于傳輸路程短而簡(jiǎn)潔產(chǎn)生電流集中。因此,對(duì)于高耐壓晶體管,在滿足要求的前提下,可以將基區(qū)寬度選的寬一些,使電流在傳輸過(guò)程中漸漸分散開(kāi),以提高二次擊穿耐量。所以依據(jù)公式,求得低頻管的基區(qū)寬度的最大值為：基區(qū)寬度的最小值為了保證器件正常工作，在正常工作電壓下基區(qū)確定不能穿通。因此，對(duì)于高耐壓器件，基區(qū)寬度的最小值由基區(qū)穿通電壓打算,此處，對(duì)于均勻基區(qū)晶體管,當(dāng)集電結(jié)電壓接近雪崩擊穿時(shí),基區(qū)一側(cè)的耗盡層寬度為:由于在高頻器件中，基區(qū)寬度的最小值往往還受工藝的限制。則由上述可知:（3)基區(qū)寬度的選擇與PＮ結(jié)二極管的分析類似，在平衡和標(biāo)準(zhǔn)工作條件下,ＢJT可以看成是由兩個(gè)獨(dú)立的PＮ結(jié)構(gòu)成,它在平衡時(shí)的結(jié)構(gòu)圖如下所示:圖4平衡條件下的PNＰ三極管的示意圖具體來(lái)說(shuō),由于,所以Ｅ－Ｂ耗盡區(qū)寬度(）可近視看作全部位于基區(qū)內(nèi),又由，得到大多數(shù)C-Ｂ耗盡區(qū)寬度()位于集電區(qū)內(nèi)。由于C－B結(jié)輕摻雜一側(cè)的摻雜濃度比Ｅ-B結(jié)輕摻雜一側(cè)的濃度低,所以＞。另外留意到是基區(qū)寬度,W是基區(qū)中準(zhǔn)中性基區(qū)寬度,也就是說(shuō),對(duì)于ｐｎp晶體管,有:,其中和分別是位于n型區(qū)內(nèi)的E-B和C-Ｂ耗盡區(qū)寬度。在BJＴ分析中Ｗ指的就是準(zhǔn)中性基區(qū)寬度。另外留意到是基區(qū)寬度,是基區(qū)中準(zhǔn)中性基區(qū)寬度;也就是說(shuō),對(duì)于PNP晶體管，有：其中和分別是位于N型區(qū)內(nèi)的Ｅ-Ｂ和Ｃ-Ｂ耗盡區(qū)寬度。在BJＴ分析中指的就是準(zhǔn)中性基區(qū)寬度。Ｅ－Ｂ結(jié)的內(nèi)建電勢(shì)為:C－B結(jié)的內(nèi)建電勢(shì)為:依據(jù)公式有:E-B結(jié)在基區(qū)一邊的耗盡層厚度為∵可以當(dāng)成單邊突變結(jié)處理C－B結(jié)在基區(qū)一邊的耗盡層厚度為依據(jù)公式有：∵∴求解得到由上述可得基區(qū)總寬度:滿足條件：,這個(gè)寬度是允許的,但是為了與標(biāo)準(zhǔn)工藝相對(duì)應(yīng),這里的，便利以后的計(jì)算。3.4.集中結(jié)深在晶體管的電學(xué)參數(shù)中，擊穿電壓與結(jié)深關(guān)系最為親密，它隨結(jié)深變淺，曲率半徑減小而降低,因而為了提高擊穿電壓，要求集中結(jié)深一些。但另一方面，結(jié)深卻又受條寬限制,當(dāng)放射極條寬ＳeXｊ條件時(shí)，集中結(jié)面仍可近似當(dāng)做平面結(jié)。但當(dāng)Ｓｅ隨著特征頻率fT的提高，基區(qū)寬度Wｂ變窄而減小到不滿足ＳｅＸj條件時(shí),放射結(jié)變?yōu)樾D(zhuǎn)橢圓面,如圖４．１所示。放射結(jié)集電結(jié)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)橢圓面之間的基區(qū)體積大于平面結(jié)之間的基區(qū)體積,因而基區(qū)積累電荷增多，基區(qū)渡越時(shí)間增長(zhǎng)。依據(jù)旋轉(zhuǎn)橢圓的關(guān)系,可以解出當(dāng)Se與Xj接近時(shí),有效特征頻率為式中。因此,愈大,有效特征頻率愈低。圖4.1也明顯表明，越大,則基區(qū)積累電荷比平面結(jié)時(shí)增加越多。由于基區(qū)積累電荷增加,基區(qū)渡越時(shí)間增長(zhǎng),有效特征頻率就下降,因此,通常選取對(duì)于低頻功率晶體管在保證放射結(jié)處的雜質(zhì)濃度梯度,即放射效率不致過(guò)低的前提下,基區(qū)寬度一般都取得很寬,因而放射結(jié)深也取得較大。綜上所述,得:＝=＝２＝圖5放射極條寬對(duì)界面外形的影響3．5．雜質(zhì)表面濃度在縱向結(jié)構(gòu)尺寸選定的狀況下,放射區(qū)和基區(qū)表面雜志濃度及其雜志分布的狀況主要影響晶體管的放射效率和基區(qū)電阻rｂ。減小基區(qū)電阻ｒb要求提高基區(qū)平均雜質(zhì)濃度ＮB和表面濃度NBＳ。同時(shí),提高基區(qū)平均雜質(zhì)濃度，也有利于減小基區(qū)寬變效應(yīng)和基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)。提高放射效率則要求減小,增大放射區(qū)和基區(qū)濃度差別。為了保證在大電流下，晶體管仍具有較高的放射效率,要求放射區(qū)和基區(qū)表面濃度相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，即。而放射區(qū)表面濃度由于受重?fù)诫s效應(yīng)限制，而不能無(wú)限提高，一般選?。蜤S=５１0２0cm-3左右,則NＢＳ=５×1018cm-３3.６.芯片厚度和質(zhì)量本設(shè)計(jì)選用的是電阻率為的P型硅,晶向是<11１>。硅片厚度主要由集電結(jié)深、集電區(qū)厚度、襯底反集中層厚度打算。同時(shí)集中結(jié)深并不完全全都,在測(cè)量硅片厚度時(shí)也存在肯定誤差。因此在選取硅片厚度時(shí)必需留有肯定的的余量。襯底厚度要選擇適當(dāng),若太薄,則易碎，且不易加工;若太厚,則芯片熱阻過(guò)大。因此,在工藝操作過(guò)程中,一般硅片的厚度都在３00ｕm以上，但最終要減薄到15０~２00ｕｍ。硅片的質(zhì)量指標(biāo)主要是要求厚度均勻,電阻率符合要求,以及材料結(jié)構(gòu)完整、缺陷少等。3．7．晶體管的橫向設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇(1)橫向設(shè)計(jì)進(jìn)行晶體管橫向設(shè)計(jì)的任務(wù),是依據(jù)晶體管主要電學(xué)參數(shù)指標(biāo)的要求,選取合適的幾何圖形，確定圖形尺寸,繪制光刻版圖。晶體管的圖形結(jié)構(gòu)種類繁多：從電極配置上區(qū)分，有延長(zhǎng)電極和非延長(zhǎng)電極之分;從圖形外形看,有圓形、梳狀、網(wǎng)格、掩蓋、菱形等不同的幾何圖形。眾多的圖形結(jié)構(gòu)各有其特色。此次設(shè)計(jì)的晶體管只是一般的晶體管,對(duì)圖形結(jié)構(gòu)沒(méi)有特殊的要求,所以只是接受一般的單條形結(jié)構(gòu)。下圖為ＢJT俯視圖圖6:三極管俯視圖(2)基區(qū)和放射區(qū)面積放射區(qū)面積取;基區(qū)面積取。（3)放射極總周長(zhǎng)LE由于存在電流集邊效應(yīng),使放射極有效條寬受到限制，但在有效條寬2seｆｆ內(nèi),若單位放射極條長(zhǎng)上允許的電流容量用Ieo表示，則由集電極最大電流IＣＭ即可確定放射極的總周長(zhǎng)為實(shí)際上,在設(shè)計(jì)過(guò)程中，Ieo往往按閱歷數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行選取。由于高頻電流集邊效應(yīng)使有效放射面積進(jìn)一步減小,因而頻率越高選取的Iｅｏ愈小。由于在ｆ=2０~400MHＺ,Ｉeo=0.８，則有=如下圖:pppC區(qū)PB區(qū)nnE區(qū)N+圖7.三級(jí)管剖面圖四、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)4.1.工藝參數(shù)計(jì)算思路由于二次氧化,必需在考慮基區(qū)集中深度時(shí)須對(duì)放射區(qū)掩蔽層消耗的硅進(jìn)行補(bǔ)償(在前面計(jì)算已將它計(jì)算在內(nèi)了）。下表是計(jì)算集中系數(shù)過(guò)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(yè)表5－1)雜質(zhì)元素磷(Ｐ)3.８5３.66硼（Ｂ)0.7６３．4６表2:二氧化硅中磷和硼的與(微電子工藝基礎(chǔ)1０6頁(yè)表４-6)雜質(zhì)元素磷(P)1.７5硼(B)3.５04.2．基區(qū)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程4．２.１．預(yù)集中時(shí)間ＰNＰ基區(qū)的磷預(yù)集中的溫度取8０0℃,即10７３K(規(guī)范取值到1１20℃，但是這樣得不到合理的預(yù)集中時(shí)間,所以降低溫度來(lái)處理)由公式其中圖7雜質(zhì)在硅中的溶解度(有用集成電路工藝手冊(cè)107頁(yè)圖6－7）由圖7可得，在800℃時(shí)磷在硅中的表面濃度?。A(yù)擴(kuò)時(shí)間在合理范圍)所以有,4.2.2.氧化層厚度氧化層厚度的最小值由預(yù)集中（１07３Ｋ）的時(shí)間ｔ＝11８3s來(lái)打算的，且聽(tīng)從余誤差分布,并依據(jù)假設(shè)可求?？紤]到生產(chǎn)實(shí)際狀況和工藝需要,基區(qū)氧化層厚度取為6um,即是6000４.2.3.基區(qū)再集中的時(shí)間原來(lái)應(yīng)當(dāng)取1１2０℃,但是為了能夠得到較快的主擴(kuò)時(shí)間,所以主擴(kuò)溫度取到了１２50℃(152３K），這時(shí)的由于預(yù)集中的結(jié)深很淺，可將它忽視，故,由再集中結(jié)深公式:,而且故可整理為：即經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)得,利用ＭATＬＡB軟件求解方程,得ｔ=2０161s=５.6h４.3.放射區(qū)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程4．3.1.預(yù)集中時(shí)間PNP放射區(qū)的磷預(yù)集中的溫度這里取950℃,即１22３K由公式其中由上面的圖7可得，在950℃時(shí)硼在硅中的固溶度為,即此處的,代入方程有4.3.2.氧化層厚度氧化層厚度的最小值由預(yù)集中(１２23Ｋ)的時(shí)間t=1345s來(lái)打算的,且聽(tīng)從余誤差分布,并依據(jù)假設(shè)可求考慮到生產(chǎn)實(shí)際狀況,放射區(qū)氧化層厚度取為７um,即是700０４．3.3.放射區(qū)再集中的時(shí)間主擴(kuò)溫度取1２00℃(1473Ｋ)，此時(shí)有由于預(yù)集中的結(jié)深很淺,可將它忽視,故，由再集中結(jié)深公式:，而且故可整理為：即經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)得,利用ＭＡTLAB軟件求解方程，得t=６５７1ｓ=1.83h如下所示:4.4.氧化時(shí)間的計(jì)算表3１１00℃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(yè)）A()B（）B/A（)干氧0．094.５6濕氧(9５℃水汽)0.110表４12００℃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(yè)）A()B()B/A(）干氧0.0４1.62濕氧（９5℃水汽)0．０5０4．4．1.基區(qū)氧化時(shí)間由前面算出基區(qū)氧化層厚度是600０,假如氧化溫度是1１00℃,要得到6０00的氧化層,可以接受干氧-濕氧-干氧工藝,由于所以可以依據(jù)所需厚度來(lái)算時(shí)間可以先后干氧各500，然后濕氧500０,依據(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(duì)應(yīng)代入，可以得到干氧時(shí)間和濕氧時(shí)間:干氧1１ｍｉn（５００)--濕氧３6min(5０00)—干氧11miｎ(５00)4.4.2．放射區(qū)氧化時(shí)間由前面算出基區(qū)氧化層厚度是7000，假如氧化溫度是１２00℃,要得到7000的氧化層，可以接受干氧－濕氧-干氧工藝，同樣依據(jù)來(lái)算時(shí)間可以先后干氧各１０00，然后濕氧5０００,依據(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(duì)應(yīng)代入,可以得到干氧時(shí)間和濕氧時(shí)間:即干氧17min（１００0）－-濕氧22ｍｉn(5000)—干氧１７miｎ(100０)五、設(shè)計(jì)參數(shù)總結(jié)接受外延硅片,其襯底的電阻率為2的P型硅,選取<111>晶向。表４：設(shè)計(jì)參數(shù)總結(jié)列表相關(guān)參數(shù)集電區(qū)C基區(qū)Ｂ放射區(qū)Ｅ各區(qū)雜質(zhì)濃度少子遷移率１２8０43728０集中系數(shù)33．28１１．3627．2８電阻率２0.５0．04５少子壽命集中長(zhǎng)度結(jié)深/Ｗ()面積(2）643６1６集中溫度(℃)和時(shí)間預(yù)集中/800℃,１1８3950℃,1３54再集中/１25０℃,２31８4１２0０℃,65７１氧化層厚度()/600０7000氧化時(shí)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(jì)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(shuō)明留意：下面只對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行具體的操作說(shuō)明和其需要留意的事項(xiàng),生產(chǎn)中并不按如下給出的流程挨次進(jìn)行，其生產(chǎn)流程按上面所說(shuō)流程挨次進(jìn)行。7．1硅片清洗在晶體管和集成電路生產(chǎn)中,幾乎每道工藝有化學(xué)清洗的問(wèn)題.化學(xué)清洗的好壞對(duì)器件性能有嚴(yán)峻的影響，處理不當(dāng),可使全部硅片報(bào)廢,做不出管子來(lái),或使制造出來(lái)的器件性能低劣,穩(wěn)定性和牢靠性很差?；瘜W(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。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?；瘜W(xué)清洗主要包括三個(gè)方面的清洗．一是硅片表面的清洗.二是生產(chǎn)過(guò)程中使用的金屬材料的清洗.三是生產(chǎn)用的工具,器皿的清洗。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,清除這些雜質(zhì)粒子比較簡(jiǎn)潔.它們多屬油脂類雜質(zhì)，具有疏水性的特點(diǎn),這種雜質(zhì)的存在,對(duì)于清除離子型和原子型雜質(zhì)具有掩蔽作用,因此在對(duì)硅片清洗時(shí)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(qiáng)，因此在化學(xué)清洗時(shí)，一般都接受酸,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(lái)清除殘存的離子型雜質(zhì)用原子型雜質(zhì),最終用高純?nèi)ルx子水將硅片沖洗潔凈，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(hào)洗液NH４OH:H2O2:H２O=1：1:5→1:2:7８0±５℃1０mｉｎ去油脂去光刻膠殘膜去金屬離子去金屬原子Ⅱ號(hào)洗液HCl：Ｈ２O2:Ｈ２O=1：1：6→1：2:８80±5℃１0ｍiｎ去金屬離子去金屬原子Ⅲ號(hào)洗液H２ＳO4:H２O２＝3：1１２０±1０℃10～1５ｍｉn去油、去臘去金屬離子去金屬原子7．2氧化工藝７.2.１.氧化原理二氧化硅能夠緊緊地依附在硅襯底表面,具有極穩(wěn)定的化學(xué)性和電絕緣性,因此,二氧化硅可以用來(lái)作為器件的愛(ài)護(hù)層和鈍化層,以及電性能的隔離、絕緣材料和電容器的介質(zhì)膜。二氧化硅的另一個(gè)重要性質(zhì),對(duì)某些雜質(zhì)(如硼、磷、砷等）起到掩蔽作用,從而可以選擇集中;正是利用這一性質(zhì)，并結(jié)合光刻和集中工藝,才進(jìn)展起來(lái)平面工藝和超大規(guī)模集成電路。制備二氧化硅的方法很多,但熱氧化制備的二氧化硅掩蔽力量最強(qiáng),是集成電路工藝最重要的工藝之一。由于熱生長(zhǎng)制造工藝設(shè)備簡(jiǎn)潔,操作便利,SiO２膜較致密，所以接受熱氧化二氧化硅制備工藝。熱生長(zhǎng)的方法是將硅片放入高溫爐內(nèi)，在氧氣氛中使硅片表面在氧化物質(zhì)作用下生長(zhǎng)ＳiO２薄層，氧化氣氛可為水汽,濕氧或干氧。試驗(yàn)表明,水汽氧化法：生長(zhǎng)速率最快，但生成的SiO２層結(jié)構(gòu)疏松，表面有斑點(diǎn)和缺陷，含水量多,對(duì)雜質(zhì)特殊是磷的掩蔽以力較差,所以在器件生產(chǎn)上都不接受水汽氧化法。(1)干氧法:生長(zhǎng)速率最慢,但生成的SiO2膜結(jié)構(gòu)致密,干燥，均勻性和重復(fù)性好,掩蔽力量強(qiáng),鈍化效果好,SiO2膜表面與光刻膠接觸良好,光刻時(shí)不易浮膠。(2)濕氧法:生長(zhǎng)速率介于前兩者之間,生長(zhǎng)速率可通過(guò)爐溫或水浴溫度進(jìn)行調(diào)整。使用機(jī)敏性大,濕氧法生長(zhǎng)的ＳiO2膜,雖然致密性略差于干氧法生長(zhǎng)的SiO2膜,但其掩蔽力量和鈍化效果都能滿足一般器件生產(chǎn)的要求,較突出的弱點(diǎn)是SiO２表面與光刻膠接觸不良，光刻時(shí)簡(jiǎn)潔產(chǎn)生浮膠。生產(chǎn)中接受取長(zhǎng)補(bǔ)短的方法,充分利用濕氧和干氧的優(yōu)點(diǎn),接受干氧—濕氧—干氧交替的方法。依據(jù)迪爾和格羅夫模型，熱氧化過(guò)程須經(jīng)受如下過(guò)程:(1)氧化劑從氣體內(nèi)部以集中形式穿過(guò)滯流層運(yùn)動(dòng)到ＳiO2－氣體界面,其流密度用F1表示,流密度定義為單位時(shí)間通過(guò)單位面積的粒子數(shù)。(2)氧化劑以集中方式穿過(guò)SiＯ２層(忽視漂移的影響),到過(guò)ＳｉO2－Sｉ界面，其流密度用Ｆ2表示。（3)氧化劑在Si表面與Si反應(yīng)生成SiO2,流密度用F3表示。（4）反應(yīng)的副產(chǎn)物離開(kāi)界面。氧化的致密性和氧化層厚度與氧化氣氛（氧氣、水氣)、溫度和氣壓有親密關(guān)系。應(yīng)用于集成電路掩蔽的熱氧化工藝一般接受干氧→濕氧→干氧工藝制備。7．2．2．氧化工藝步驟(一）基區(qū)氧化的工藝步驟１、開(kāi)氧化爐,并將溫度設(shè)定到7５０~８５0℃,開(kāi)氧氣流量2升／分鐘。２、打開(kāi)凈化臺(tái),將清洗好的硅片裝入石英舟，然后，將石英舟推到恒溫區(qū)。并開(kāi)頭升溫。３、達(dá)到氧化溫度１100℃后,調(diào)整氧氣流量３升／分鐘，并開(kāi)頭計(jì)時(shí),干氧時(shí)間11分鐘。4、在開(kāi)頭干氧同時(shí)，將濕氧水壺加熱到９5~9８℃。干氧完成后,開(kāi)濕氧流量計(jì),馬上進(jìn)入濕氧化。同時(shí)關(guān)閉干氧流量計(jì)。濕氧時(shí)間3６分鐘。5、濕氧完成,開(kāi)干氧流量計(jì),調(diào)整氧氣流量3升/分鐘,并開(kāi)頭計(jì)時(shí),干氧時(shí)間11分鐘。６、干氧完成后，開(kāi)氮?dú)饬髁坑?jì)，調(diào)整氮?dú)饬髁浚成?分鐘，并開(kāi)頭降溫,降溫時(shí)間3０分鐘。７、將石英舟拉出，并在凈化臺(tái)內(nèi)將硅片取出,同時(shí),檢測(cè)氧化層面狀況和厚度。8、關(guān)氧化爐，關(guān)氣體。(二）放射區(qū)氧化的工藝步驟1、開(kāi)氧化爐,并將溫度設(shè)定到750～850℃,開(kāi)氧氣流量2升/分鐘。２、打開(kāi)凈化臺(tái),將清洗好的硅片裝入石英舟,然后，將石英舟推到恒溫區(qū)。并開(kāi)頭升溫。３、達(dá)到氧化溫度１2００℃后,調(diào)整氧氣流量３升/分鐘,并開(kāi)頭計(jì)時(shí),干氧時(shí)間17分鐘。４、在開(kāi)頭干氧同時(shí)，將濕氧水壺加熱到95~98℃。干氧完成后，開(kāi)濕氧流量計(jì)，馬上進(jìn)入濕氧化。同時(shí)關(guān)閉干氧流量計(jì)。濕氧時(shí)間2２分鐘。５、濕氧完成,開(kāi)干氧流量計(jì)，調(diào)整氧氣流量３升/分鐘，并開(kāi)頭計(jì)時(shí),干氧時(shí)間1７分鐘。6、干氧完成后,開(kāi)氮?dú)饬髁坑?jì)，調(diào)整氮?dú)饬髁浚成?分鐘，并開(kāi)頭降溫,降溫時(shí)間30分鐘。7、將石英舟拉出，并在凈化臺(tái)內(nèi)將硅片取出，同時(shí),檢測(cè)氧化層面狀況和厚度。８、關(guān)氧化爐,關(guān)氣體。測(cè)量氧化層厚度測(cè)量厚度的方法很多，有雙光干涉法、電容—壓電法、橢圓偏振光法、腐蝕法和比色法等。在精度不高時(shí),可用比色法來(lái)簡(jiǎn)潔推斷厚度。比色法是利用不同厚度的氧化膜在白光垂直照射下會(huì)呈現(xiàn)出不同顏色的干涉條紋,從而大致推斷氧化層的厚度。顏色氧化膜厚度(埃)第一周期氧化膜厚度(埃)其次周期氧化膜厚度(埃)第三周期氧化膜厚度(埃)第四周期灰10０黃褐３００藍(lán)８00紫10002750465０65０0深藍(lán)１5003０004９00680０綠１8５０3３０056007２０0黃２1０0３7００56０075０0橙２２50４00０600０紅2５0０43５０6２507.３．光刻工藝光刻原理光刻工藝是加工制造集成電路微圖形結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵工藝技術(shù),起源于印刷技術(shù)中的照相制版。是在一個(gè)平面(硅片)上,加工形成微圖形。光刻工藝包括涂膠、曝光、顯影、腐蝕等工序。集成電路對(duì)光刻的基本要求有如下幾個(gè)方面：（1)高辨別率：一個(gè)由10萬(wàn)元件組成的集成電路，其圖形最小條寬約為3um,而由5０0萬(wàn)元件組成的集成電路,其圖形最小條寬為1.５--2um,百萬(wàn)以上元件組成的集成電路,其圖形最小條寬≤1um,因此,集成度提高則要求條寬越細(xì),也就要求光刻技術(shù)的圖形辨別率越高。條寬是光刻水平的標(biāo)志，代表集成電路進(jìn)展的水平。(2)高靈敏度:靈敏度是指光刻機(jī)的感光速度,集成電路要求產(chǎn)量要大,因此，曝光時(shí)間應(yīng)短,這就要求光刻膠的靈敏度要高。低缺陷:假如一個(gè)集成電路芯片上消滅一個(gè)缺陷,則整個(gè)芯片將失效,集成電路制造過(guò)程包含幾十道工序，其中光刻工序就有10多次，因此，要求光刻工藝缺陷盡量少，否則,就無(wú)法制造集成電路。精密的套刻對(duì)準(zhǔn):集成電路的圖形結(jié)構(gòu)需要多此光刻完成，每次曝光都需要相互套準(zhǔn)，因此集成電路對(duì)光刻套準(zhǔn)要求格外高，其誤差允許為最小條寬的1０%左右。集成電路所用的光刻膠有正膠和負(fù)膠兩種:正性光刻膠通常由堿溶性酚醛樹(shù)脂、光敏阻溶劑及溶劑等組成,光敏劑可使光刻膠在顯影液中溶解度減小,但曝光將使光敏阻溶劑分解,使光刻膠溶解度大大增加而被顯掉,未曝光部分由于溶解度小而留下。負(fù)性光刻膠和正性光刻膠相反,負(fù)性光刻膠在曝光前能溶于顯影液,曝光后，由于光化反應(yīng)交鏈成難溶大分子而留下,未曝光部分溶于顯影液而去掉。由此完成圖形復(fù)制。本次接受正光刻膠。７．3．２．工藝步驟1．預(yù)備：A)開(kāi)前烘,堅(jiān)膜烘箱,前烘溫度設(shè)定95℃，堅(jiān)膜溫度為120℃。B)涂膠前15分鐘開(kāi)啟圖膠凈化臺(tái),調(diào)整轉(zhuǎn)速,以滿足生產(chǎn)要求。C)光刻前3０分鐘,開(kāi)啟光刻機(jī)汞燈。D）開(kāi)啟腐蝕恒溫槽,溫度設(shè)定４0℃E)清洗膠瓶和吸管，并倒好光刻膠。Ｆ）清洗掩膜版(基區(qū)光刻掩膜版),并在凈化臺(tái)下吹干2.涂膠:光刻工藝接受旋轉(zhuǎn)涂膠法，涂膠前設(shè)定好予勻轉(zhuǎn)速和時(shí)間,甩干速度和時(shí)間。將氧化完成或集中完成的硅片放在涂膠頭上,滴上光刻膠進(jìn)行涂膠，要求膠面均勻、無(wú)缺陷、無(wú)未涂區(qū)域。３．前烘：將涂好光刻膠的硅片放入前烘烘箱,并計(jì)時(shí)，前烘完成后將硅片取出,4．對(duì)準(zhǔn):將掩膜版上在光刻機(jī)上，并進(jìn)行圖形套準(zhǔn)。5.曝光:６.顯影:此接受浸泡顯影,分別在1#顯影液，2＃顯影液顯３-５分鐘,然后在定７.堅(jiān)膜：在顯影檢查合格后將硅片放入堅(jiān)膜烘箱進(jìn)行堅(jiān)膜，設(shè)定堅(jiān)膜時(shí)間。８.腐蝕:將堅(jiān)膜好的硅片預(yù)備腐蝕,首先確認(rèn)氧化層厚度,計(jì)算腐蝕時(shí)間。然后進(jìn)行腐蝕,腐蝕后沖水10分鐘,甩干后在顯微鏡下檢查是否腐蝕潔凈,若未腐蝕潔凈連續(xù)腐蝕。9.去膠:硅片腐蝕完成后,在３＃液中將光刻膠去掉,并沖洗潔凈,工藝結(jié)束。光刻基區(qū)域時(shí)掩膜板如圖9所示：圖9光刻基區(qū)域時(shí)掩膜板工藝步驟與光刻基區(qū)的一樣,光刻放射區(qū)時(shí)掩膜板如下所示：圖１０光刻放射區(qū)時(shí)掩膜板7.４磷集中工藝(基區(qū)集中)工藝原理(1）集中是微觀粒子的一種極為普遍的熱運(yùn)動(dòng)形式,各種分別器件和集成電路制造中的固態(tài)集中工藝簡(jiǎn)稱集中，磷集中工藝是將肯定數(shù)量的磷雜質(zhì)摻入到硅片晶體中,以轉(zhuǎn)變硅片原來(lái)的電學(xué)性質(zhì)。磷集中是屬于替位式集中,接受預(yù)集中和再集中兩步集中法,(2）預(yù)集中磷雜質(zhì)濃度分布方程為:表示恒定表面濃度(雜質(zhì)在預(yù)集中溫度的固溶度),D1為預(yù)集中溫度的集中系數(shù)，ｘ表示由表面算起的垂直距離(ｃm），他為集中時(shí)間。此分布為余誤差分布。(３）再集中（主集中)磷再集中為有限表面源集中，雜質(zhì)濃度分布方程為:其中Q為集中入硅片雜質(zhì)總量：D２為主集中(再分布）溫度的集中系數(shù)。雜質(zhì)分布為高斯分別。７．4.２工藝步驟基區(qū)集中雜質(zhì)為磷集中，預(yù)集中時(shí)間為在８00℃中3９min,主集中為1２5０℃集中5．６h,即是３３6miｎ;氧化工藝為干氧11ｍｉｎ，濕氧３6ｍin;氧化工藝為干氧17ｍiｎ,濕氧22min?；鶇^(qū)具體工藝步驟如下:1．預(yù)備：開(kāi)集中爐,并將溫度設(shè)定倒7０0--750℃,開(kāi)氮?dú)饬髁浚成昼姟１驹囼?yàn)接受液態(tài)源集中，源溫用低溫恒溫槽保持在５℃以內(nèi)。2．硅片清洗：清洗硅片(見(jiàn)清洗工藝）將清洗好的硅片甩干。3．將從石英管中取出石英舟，將硅片裝在石英舟上,并將石英舟推到恒溫區(qū)。４.調(diào)整溫控器,使溫度達(dá)到預(yù)集中溫度８00℃,調(diào)整氧氣調(diào)整氧氣流量為3升/分鐘,并開(kāi)頭計(jì)時(shí)，預(yù)集中時(shí)間為３９ｍin，依據(jù)工藝條件進(jìn)行干氧。５.干氧完成后，開(kāi)氮?dú)饬髁坑?jì)，按工藝條件調(diào)整氮?dú)庋鯕獗壤?然后，開(kāi)通源閥，使通源流量達(dá)到工藝要求,并開(kāi)頭計(jì)時(shí)。6.通源完成后,關(guān)閉通源流量計(jì)，保持氮?dú)狻⒀鯕饬髁窟M(jìn)行吹氣,吹氣完成后，調(diào)整氮?dú)饬髁?升／分鐘，關(guān)閉氧氣流量計(jì),同時(shí)調(diào)整集中爐溫控器,進(jìn)行降溫30分鐘。之后,拉出石英舟,取出硅片，漂去磷硅玻璃,沖洗潔凈后，檢測(cè)Ｒ□值用四探針?lè)ㄟM(jìn)行測(cè)量。7．將預(yù)集中硅片用２#液清洗,沖洗潔凈甩干。8．取出再集中石英舟,將甩干的硅片裝入石英舟，并將石英舟推到恒溫區(qū)。9.調(diào)整溫控器,使溫度達(dá)到再集中溫度12５0℃，調(diào)整氧氣流量3升／分鐘,并開(kāi)頭計(jì)時(shí),集中336min,依據(jù)工藝條件進(jìn)行干氧11分鐘。１0.在開(kāi)頭干氧同時(shí)，將濕氧水壺加熱到95－９8℃。干氧完成后,開(kāi)濕氧流量計(jì),馬上進(jìn)入濕氧化。同時(shí)關(guān)閉干氧流量計(jì)。依據(jù)工藝條件進(jìn)行濕氧36分鐘。1１.濕氧完成，開(kāi)干氧流量計(jì),調(diào)整氧氣流量3升/分鐘，并依據(jù)工藝條件確定干氧時(shí)間為11分鐘。１２.干氧完成后,開(kāi)氮?dú)饬髁坑?jì)，流量３升/分鐘，依據(jù)工藝條件,確定氮?dú)鈺r(shí)間３３６分鐘。１3．氮?dú)馔瓿珊?，主集中結(jié)束，調(diào)整溫控器降溫，氮?dú)饬髁坎蛔?時(shí)間３0分鐘。14.降溫完成后,拉出石英舟,取出硅片,檢測(cè)氧化層厚度、均勻性,漂去氧化層，沖洗潔凈后，檢測(cè)R□值,結(jié)深（磨角法或者SＥM法），β值。１5.將集中后的硅片交光刻工藝,光刻完成后,檢測(cè)擊穿電壓、β值。16、依據(jù)實(shí)測(cè)β值,與工藝要求進(jìn)行比較,假如不滿足工藝條件,重新計(jì)算再集中時(shí)間，并制定再集中工藝條件，至到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。磷集中工藝試驗(yàn)結(jié)束。７．5硼集中工藝（放射區(qū)集中)原理集中是微觀粒子的一種極為普遍的熱運(yùn)動(dòng)形式，各種分別器件和集成電路制造中的固態(tài)集中工藝簡(jiǎn)稱集中,硼集中工藝是將肯定數(shù)量的硼雜質(zhì)摻入到硅片晶體中，以轉(zhuǎn)變硅片原來(lái)的電學(xué)性質(zhì)。硼集中是屬于替位式集中，接受預(yù)集中和再集中兩個(gè)集中完成。(1）預(yù)集中硼雜質(zhì)濃度分布方程為：表示恒定表面濃度(雜質(zhì)在預(yù)集中溫度的固溶度）,D１為預(yù)集中溫度的集中系數(shù),x表示由表面算起的垂直距離(cm),他為集中時(shí)間。此分布為余誤差分布。(2)再集中(主集中)硼再集中為有限表面源集中,雜質(zhì)濃度分布方程為：其中Q為集中入硅片雜質(zhì)總量:D2為主集中(再分布)溫度的集中系數(shù)。雜質(zhì)分布為高斯分布。工藝步驟放射區(qū)集中雜質(zhì)為硼集中,預(yù)集中時(shí)間為在９50℃中2２.４ｍin,主集中為1２0０℃集中1.83h,即是1１0ｍin。工藝預(yù)備A)開(kāi)集中爐,并將溫度設(shè)定到７50－－8５０℃,開(kāi)氮?dú)饬髁浚成?分鐘。Ｂ)清洗源瓶,并倒好硼源（固態(tài)源,由氧化硼與其他穩(wěn)定的氧化物壓制而成)。C)開(kāi)涂源凈化臺(tái),并調(diào)整好涂源轉(zhuǎn)速。２．硅片清洗:清洗硅片(見(jiàn)清洗工藝),將清洗好的硅片甩干。３.將清洗潔凈、甩干的硅片涂上硼源。４.從石英管中取出石英舟,將硅片裝在石英舟上,并將石英舟推到恒溫區(qū)。調(diào)整溫控器，使溫度達(dá)到預(yù)集中溫度950℃,并開(kāi)頭計(jì)時(shí),時(shí)間是１3４5秒(約22.４分鐘）。５.預(yù)集中完成后，拉出石英舟,取出硅片,漂去硼硅玻璃，沖洗潔凈后,檢測(cè)Ｒ□值,用四探針?lè)ㄟM(jìn)行測(cè)量。6．將預(yù)集中硅片用2#液清洗,沖洗潔凈甩干。7.取出再集