NPN型双极晶体管半导体器件课程设计.docx
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NPN型双极晶体管半导体器件课程设计
微电子器件课程设计报告
题
目:
NPN型双极晶体管
班
级:
微电0802班
学
号:
080803206
姓
名:
子忠
指导
老师:
剑霜
2011年6月6日一、目标结构
NPN型双极晶体管
二、目标参数
最终从IV曲线中提取出包括fT和Gain在的设计参数.
三、在该例中将使用:
(1)多晶硅发射双极器件的工艺模拟;
(2)在DEVEDIT中对结构网格重新划分;
(3)提取fT和peakgain.
ATLAS中的解过程:
1.设置集电极偏压为2V.
2.用log语句用来定义Gummelplot数据集文件.
3.用extract语句提取BJT的最大增益"maxgain"以及最大ft,"maxft".Gummelplot:
晶体管的集电极电流Ic、基极电流Ib与基极-发射极电压Vbe关系图(以半对数坐标的形式).
四、制造工艺设计
4.1.首先在ATHENA中定义0.8um*1.0um的硅区域作为基底,掺杂为均匀的砷杂质,浓度为2.0e16/cm3,然后在基底上注入能量为18ev,浓度为4.5e15/cm3的掺杂杂质硼,退火,淀积一层厚度为0.3um的多晶硅,淀积过后,马上进行多晶硅掺杂,掺杂为能量50ev,浓度7.5e15/cm3的砷杂质,接着进行多晶硅栅的刻蚀(刻蚀位置在
0.2um处)此时形成N++型杂质(发射区)。
刻蚀后进行多晶氧化,
由于氧化是在一个图形化(即非平面)以及没有损伤的多晶上进行的,
所以使用的模型将会是fermi以及compress,进行氧化工艺步骤时分别在干氧和氮的气氛下进行退火,接着进行离子注入,注入能量18ev,浓度2.5e13/cm3的杂质硼,随后进行侧墙氧化层淀积并进行刻蚀,再一次注入硼,能量30ev,浓度1.0e15/cm3,形成P+杂
质(基区)并作一次镜像处理即可形成完整NPN结构,最后淀积铝电极。
4.2.三次注入硼的目的:
第一次硼注入形成本征基区;第二次硼注入自对准(self-aligned)于多晶硅发射区以形成一个连接本征基区和p+基极接触的connection.多晶发射极旁的侧墙(spacer-like)结构用来隔开p+基极接触和提供自对准.在模拟过程中,relax语句是用来减小结构深处的网格密度,从而只需模拟器件的一半;第三次硼注入,形成p+基
区。
4.3.遇到的问题
经常遇到这样一种情况:
一个网格可用于工艺模拟,但如果用于器件模拟效果却不甚理想.在这种情况下,可以用网格产生工具DEVEDIT用来重建网格,从而以实现整个半导体区域无钝角三角形.
五、原胞版图和工艺仿真结果:
用工艺软件ATHENA制作的NPN基本结构:
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用Cutline工具截取Boron的浓度分布图如下:
用Cutline工具截取Arsenic的浓度分布图如下:
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用Cutline工具截取净掺杂的浓度分布图如下:
最后结果如图.可以看出:
发射极、基极、集电极的净掺杂浓度分别为
10的19、17(接触处为19)、16次方量级.
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参数提取:
结深及方块电阻的提取图:
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- NPN 双极晶体管 半导体器件 课程设计