四川大学微电子工艺试验报告

课程实验报告题目：硅NPN平面晶体管工艺参数设计及管芯制作学院：物理科学与技术学院专业：微电子科学与工程课程：微电子器件设计与工艺实验组员：可效毓张润泽王勃雄刘冰砚日期：2018.12.182目录0.摘要..........................................................................................................................30.1ABSTRACT：.................................................................................................................30.2实验分工...................................................................................................................31.引言..........................................................................................................................41.1半导体工艺概述........................................................................................................41.2双极型晶体管概述....................................................................................................52.实验参数设计...........................................................................................................72.1器件参数设计...........................................................................................................72.2工艺参数设计...........................................................................................................92.2.1扩散工艺.........................................................................................................................92.2.2氧化工艺.......................................................................................................................123.实验流程................................................................................................................133.1实验步骤.................................................................................................................133.2实验结果数据呈现..................................................................................................173.3实验数据分析：......................................................................................................203.3.1影响三极管放大倍数的因素.......................................................................................203.3.2三极管的结击穿特性...................................................................................................223.4光刻工艺讨论.........................................................................................................244.工艺仿真................................................................................................................284.1工艺流程仿真.........................................................................................................284.2工艺流程仿真结果..................................................................................................324.3工艺流程仿真结果的提取参数分析........................................................................334.4利用ATLAS工具进行器件性能分析.........................................................................344.4.1磷扩后BC结击穿电压仿真.........................................................................................344.4.2三极管放大倍数仿真...................................................................................................354.4.3三极管击穿电压仿真....................................................................................................395.实验总结................................................................................................................436．参考文献.................................................................................................................4430.摘要文中，我们主要讲述了一些半导体器件与双极型晶体管的特点及其发展历史，提供了一种朝向目标放大倍数与耐压特性去设计双极型晶体管的参数的设计方法，记录了本组组员进行实际实验操作的流程；呈现了这些实验的成功的结果；并对影响这些结果的因素进行了分析，以及在最后运用silvaco软件对设计的参数执行了仿真模拟。0.1Abstract：Inthispaper,wemainlydescribethecharacteristicsanddevelopmenthistoryofsomesemiconductordevicesandbipolartransistors,provideadesignmethodforthebipolartransistorstoreachcertaintargetamplificationfactorandvoltageresistancecharacteristics,andrecordtheactualexperimentaloperationprocess.Successfultestingresultsarepresentedafterthetestofthedevice;Thefactorswhichmaycontributetotheresultsareanalyzed.Attheendofthepaper,Silvacosoftwarewasusedtosimulatethedesignparameters.Andtheresultsaresatisfactory.0.2实验分工张润泽：实验工艺参数计算可效毓：实验结果分析王勃雄：实验流程的记录和分析刘冰砚：利用silvaco工具进行工艺仿真所有小组成员均完整的参与了工艺实验的所有步骤41.引言1.1半导体工艺概述上世纪60年代，半导体器件生产工艺同时诞生于美国的加州和德州，随后，欧洲、中东以及亚洲等地也同时开展了半导体的生产制造，如今的半导体制造是一项全球都在参与的领域，领先的半导体工厂通常在全球都会有设备。比如Intel，世界上最大的半导体工厂，在欧洲、亚洲同样也在美国拥有设备。三星，高通，博通这些公司同样也在全球各地有分工。半导体制造技术是用来生产集成电路的工艺流程，这是一套包含光刻、化学工艺的复杂流程，在这一过程中，电子电路一步一步的在硅的晶圆上成型。现代集成电路的整个生产过程，从开始到封装，大概需要六到八周的时间，每一个工序流程都分配给高度专业化的生产部门，在最先进的半导体工厂中，比如14/10/7nm工艺，一套生产流程走完大约需要11-13周的时间。根据工业界的标准，每一代半导体工艺生产都是以最小的特征尺寸作为标志，在2018年，14nm的半导体工艺已经进入了大规模生产，10nm级别的芯片也即将进入市场。半导体生产的不同工艺可以分为四个大类：沉积工艺、去除工艺、图形化工艺以及电学性能调整工艺。沉积工艺包含生长、涂敷，以及其它将半导体材料放到晶圆上的工艺。可用的手段有物理气相沉积，化学气相沉积，电化学沉积，分子束外延，以及最近的原子层沉积技术；移除工艺包含干法、湿法刻蚀，CMP平面工艺。图形化工艺通常指光刻，比如在传统的光刻工艺中，晶圆涂上光刻胶，然后通过步进机聚焦，对准，以及放置掩模版，将曝光的区域用显影溶剂洗掉，最后经过刻蚀或者其他工艺，得到我们需要的图形电路。、5图1光刻工艺电性能的改善工艺通常包括晶体管的掺杂，掺杂后的热处理。现在改善工艺延伸到了通过极紫外工艺调整材料的介电常数。改善工艺经常通过氧化完成，比如用硅的局域氧化（LOCOS）去生产场效应管。图2扩散工艺1.2双极型晶体管概述晶体管一词来源于转移电阻，它是一个三端口器件，其两个端口之间的电阻由第三端控制。双极型晶体管是最重要的半导体器件之一，1947年由贝尔实验室的研究小组发明。它的出现给电子工业带来了前所未有的冲击力。6在双极性线性集成电路中晶体管的用量最大，对集成