微電子器件及工藝課程設計工藝部分

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1、晶 體 管 的 結 構 雙 極 晶 體 管 結 構 及 版 圖 示 意 圖 自 對 準 雙 多 晶 硅 雙 極 型 結 構 課 程 設 計 要 求 制 造 目 標 ： 發(fā) 射 區(qū) 、 基 區(qū) 、 收 集 區(qū) 的 摻 雜 濃 度 ； 發(fā) 射 結及 收 集 結 的 結 深 ； 基 區(qū) 寬 度 ； 收 集 結 及 發(fā) 射 結 的 面 積 總 體 制 造 方 案 ： 清 洗 氧 化 光 刻 （ 光 刻 基 區(qū) ） 硼 預擴 散 硼 再 擴 散 （ 基 區(qū) 擴 散 ） 去 氧 化 膜 氧 化 工 藝光 刻 （ 光 刻 發(fā) 射 區(qū) ） 磷 預 擴 散 磷 再 擴 散 （ 發(fā) 射 區(qū)擴 散 ） 去 氧 化

2、膜 沉 積 保 護 層 光 刻 （ 光 刻 接 觸 孔 ）金 屬 化 光 刻 （ 光 刻 接 觸 電 極 ） 參 數(shù) 檢 測 工 藝 參 數(shù) 設 計 ： 設 計 的 基 本 原 理 ， 基 本 公 式 ， 工 藝 過程 。 ； 發(fā) 射 區(qū) 和 基 區(qū) 的 擴 散 溫 度 、 擴 散 時 間 及 相 應 的 氧化 層 厚 度 ， 氧 化 溫 度 及 時 間 。 晶 體 管 的 結 構 圖 及 版 圖 ： 版 圖 標 準 尺 寸 為 4inchX4inch，版 圖 上 有 功 能 區(qū) 及 定 位 孔 ， 包 括 基 區(qū) 版 圖 、 發(fā) 射 區(qū) 版 圖 ，接 觸 孔 版 圖 （ 發(fā) 射 極 及 基

3、極 ） 及 3張 版 圖 重 合 的 投 影 圖 。 設 計 報 告 目 錄 設 計 任 務 及 目 標 概 述 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 工 藝 流 程 設 計 基 本 原 理 及 工 藝 參 數(shù) 設 計 設 計 參 數(shù) 總 結 版 圖 心 得 體 會 參 考 書 報 告 書 約 2030頁 ， A4紙 參 考 書 微 電 子 制 造 科 學 原 理 與 工 程 技 術 ， 電 子 工 業(yè) 出版 社 ， Stephen A Campbell著 半 導 體 制 造 技 術 ， 電 子 工 業(yè) 出 版 社 ， Michael Quirk， Julian Serda著 微 電 子 技 術 工 程 ， 電 子

4、 工 業(yè) 出 版 社 ， 劉 玉 嶺 等著 晶 體 管 原 理 與 工 藝 ， 科 學 出 版 社 ， 上 海 無 線 電七 廠 編 晶 體 管 原 理 與 設 計 ， 科 學 出 版 社 ， 北 京 大 學 電子 儀 器 廠 半 導 體 專 業(yè) 編 大 功 率 晶 體 管 的 設 計 與 制 造 ， 科 學 出 版 社 ， 趙保 經(jīng) 編 晶 體 管 原 理 與 實 踐 ， 上 海 科 學 技 術 出 版 社 基 本 要 求所 有 的 參 數(shù) 設 計 都 必 須 有 根 據(jù) ， 或 為 計 算 所得 ， 或 為 查 圖 表 所 得 ， 須 列 出 資 料 來 源 ，不 得 杜 撰 數(shù) 據(jù) 、

5、不 得 弄 虛 作 假 。相 互 合 作 ， 獨 立 完 成 。樹 立 嚴 謹 的 、 科 學 的 、 實 事 求 是 的 態(tài) 度 。 起 掩 蔽 作 用 的 氧 化 層 厚 度雜 質 在 SiO2中 分 布 屬 余 誤 差 分 布 和 高 斯 分 布 。 對 余 誤 差分 布 ， 濃 度 為 C(x） 所 對 應 的 深 度 表 達 式 為 ： x 2（ D SiO2 t） 1/2 erfc 1 C（ x） /Cs A （ D SiO2 t）1/2 Cs為 擴 散 溫 度 下 雜 質 在 SiO2表 面 的 濃 度 ， t為 擴 散 時 間 ，A與 SiO2表 面 處 的 雜 質 濃 度 及

6、 SiO2膜 下 面 襯 底 的 表 面 雜質 濃 度 有 關 ， 可 由 高 斯 函 數(shù) 或 余 誤 差 分 布 函 數(shù) 得 到 。假 定 SiO2表 面 處 的 雜 質 濃 度 與 Si SiO2界 面 處 的 雜 質濃 度 之 比 為 某 一 值 ， 如 103時 ， 就 認 為 SiO2層 起 到 了 掩蔽 作 用 。 由 此 可 求 出 所 需 的 SiO 2層 的 最 小 厚 度 xmin。 此時 可 由 余 誤 差 分 布 函 數(shù) 查 出 A=4.6, 因 此 Xmin 4.6 （ D SiO2 t） 1/2 t為 摻 雜 擴 散 時 間 ， 預 擴 散 溫 度 低 ， 擴 散

7、系 數(shù) 小 ， 雜 質 在預 擴 散 時 在 二 氧 化 硅 中 的 擴 散 深 度 可 忽 略 不 計 。 氧 化 時 間 計 算x0 A/2 1+ (t+ )/(A2/4B)1/2-1, 可 由 圖解 法 求 解 。初 始 條 件 x0（ 0） xi， xi為 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 數(shù) ，可 查 表 獲 得 恒 定 表 面 源 擴 散 恒 定 表 面 源 是 指 在 擴

8、 散 過 程 中 ， 硅 片表 面 的 雜 質 濃 度 始 終 是 保 持 不 變 的 。 恒 定 表 面 源 擴 散 指 硅 一 直 處 于 雜 質 氛圍 中 ， 硅 片 表 面 達 到 了 該 擴 散 溫 度 的固 溶 度 Cs。 解 擴 散 方 程 ： 初 始 條 件 為 ： C(x， 0)=0， x0 邊 界 條 件 為 ： C(0， t)=C s C(， t)= 0恒 定 表 面 源 擴 散 雜 質 分 布 情 況 2s xC x,t C erfc Dt 22CC xDt xCBCs xj1 xj2 xj3C(x,t) t1 t2 t30 t3t2t1 恒 定 表 面 源 擴 散 e

9、rfc稱 為 余 誤 差 函 數(shù) 。 恒 定 源 擴 散 雜 質 濃 度 服 從 余 誤 差 分 布 ， 延 長 擴 散 時 間 ： 表 面 雜 質 濃 度 不 變 ； 結 深 增 加 ； 擴 入 雜 質 總 量增 加 ； 雜 質 濃 度 梯 度 減 小 。 DtADtsCCerfc2jx B1 4DtxeDtsCx,txC(x,t) Dts1.13C0 Dts2Cdxx,tCQ 2 結 深雜 質 數(shù) 量雜 質 濃 度 梯 度 有 限 表 面 源 擴 散 指 雜 質 源 在 擴 散 前 積 累 于 硅片 表 面 薄 層 內 ， Q為 單 位面 積 雜 質 總 量 ， 解 擴 散 方 程 ：邊

10、界 條 件 :C(x,0)=Q / , 0 x0 0 0,C Qdxx DtxeDtQtxC 42, n有 限 表 面 源 擴 散 雜 質 分 布 情 況 XXj1 Xj2 Xj3CsCsCs” t1 t2 t3 C(x,t)CB 0 t3t2t1 有 限 表 面 源 擴 散DtQCs C(x,t)2Dtx(x,t)xC(x,t) DtADtx Bsj 21CCln2雜 質 濃 度 梯 度雜 質 表 面 濃 度結 深 擴 散 時 間 計 算 再 擴 散結 深 xj 4Dt lnS/Csub（ 3.14Dt)1/2 1/2S為 單 位 面 積 的 摻 雜 原 子 總 數(shù) ，s 濃 度 （ 平 均

11、 濃 度 ） 結 深預 擴 散 擴 散 長 度 比 再 擴 散 的 擴 散 長 度 小 得 多 ， 預 擴 散 分 布 的滲 透 范 圍 小 到 可 以 忽 略 。設 計 思 路 ： 發(fā) 射 區(qū) 擴 散 時 間 氧 化 層 厚 度 基 區(qū) 擴 散 結 深 基 區(qū) 擴 散 時 間 基 區(qū) 掩 蔽 層 厚 度 氧 化 時 間 。由 于 二 次 氧 化 ， 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 。集 電 結 結 深 發(fā) 射 結 結 深 基 區(qū) 寬 度 0.46發(fā) 射 區(qū) 掩 蔽 層 厚度 。 發(fā) 射 結 結 深 12基 區(qū) 寬 度 。

12、氧 化 層 厚 度二 氧 化 硅 薄 膜 的 掩 蔽 效 果 與 厚 度 及 其 膜 層 質 量 、 雜質 在 SiO2中 的 擴 散 系 數(shù) 有 關 ， 還 與 SiO2和 硅 襯 底中 的 雜 質 濃 度 、 雜 質 在 襯 底 中 的 擴 散 系 數(shù) 以 及 雜質 在 襯 底 與 SiO2界 面 的 分 凝 系 數(shù) 等 因 素 有 關 ?？?慮 到 生 產(chǎn) 實 際 情 況 ， 基 區(qū) 氧 化 層 厚 度 約 為 6000埃（ 氧 化 溫 度 1100 左 右 ） ， 發(fā) 射 區(qū) 氧 化 層 厚 度 約為 7000埃 ， 采 用 干 氧 濕 氧 干 氧 工 藝 。B預 擴 散 溫 度 ： 900 950 ， 再 擴 散 1200 左右 （ 發(fā) 射 區(qū) 氧 化 同 時 進 行 ）P預 擴 散 溫 度 1120 左 右 ， 1120 左 右 。