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：
2018.12.18
目录
0. 摘要..........................................................................................................................3
1. 引言..........................................................................................................................4
1.1 半导体工艺概述........................................................................................................4 1.2 双极型晶体管概述 .................................................................................................... 5
0.1 Abstract： In this paper, we mainly describe the characteristics and development history of
some semiconductor devices and bipolar transistors, provide a design method for the bipolar transistors to reach certain target amplification factor and voltage resistance characteristics, and record the actual experimental operation process. Successful testing results are presented after the test of the device; The factors which may contribute to the results are analyzed. At the end of the paper, Silvaco software was used to simulate the design parameters.And the results are satisfactory.
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。、
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0. 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。
3. 实验流程 ................................................................................................................ 13
3.1 实验步骤 ................................................................................................................. 13 3.2 实验结果数据呈现 .................................................................................................. 17 3.3 实验数据分析： ...................................................................................................... 20 3.3.1 影响三极管放大倍数的因素 ....................................................................................... 20 3.3.2 三极管的结击穿特性 ................................................................................................... 22 3.4 光刻工艺讨论 ......................................................................................................... 24
2. 实验参数设计 ........................................................................................................... 7
2.1 器件参数设计 ........................................................................................................... 7 2.2 工艺参数设计 ........................................................................................................... 9 2.2.1 扩散工艺 ......................................................................................................................... 9 2.2.2 氧化工艺 ....................................................................................................................... 12
0.1 ABSTRACT： .பைடு நூலகம்............................................................................................................... 3 0.2 实验分工...................................................................................................................3
5. 实验总结 ................................................................................................................ 43
6．参考文献 ................................................................................................................. 44
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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。
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。
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
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1. 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。
4. 工艺仿真 ................................................................................................................ 28