NPN型双极晶体管半导体器件课程设计Word文件下载.docx
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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。
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内无钝角三角形。
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：
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：
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.
参数提取：
结深及方块电阻的提取图:
运行结果:
结深:
bc—nxj=0。
10218um,be—nxj=0。
406303um
方块电阻：
b—sheet=121。
458ohm/square，e-sheet=103。
565ohm/square
电流方法倍数即电流增益和ft的提取图:
运行结果：
peakcollectorcurrent=0。
000397951A
peakgain=83。
1365，maxfT=7.69477e+09
特征频率：
使集电极电流与基极电流之比下降到1的信号频率,也就是无法将输入信号放大时的频率。
因此也称截至频率.
六、实验心得体会
近一周的微电子器件课程设计结束了，通过本次设计，我们学会了用silvaco进行器件仿真，并且懂得了NPN基本结构的工艺流程以及如何提取器件参数，培养了我们独立分析问题和解决问题的能力，懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，希望自己在今后的学习中不断加强理论和实践相结合,提高自己各方面能力.在此感谢老师的耐心指导和队友的默契合作.
附录:
模拟程序:
工艺模拟:
goathena
#TITLE：
PolysiliconEmitterBipolarExample-Ssuprem4-〉Devedit—〉Spisces2
#IfyoudonothaveDevedit:
Pleasecommenttheselinesout.。
.。
linexloc=0.0spacing=0.03
linexloc=0。
2spacing=0。
02
24spacing=0。
015
linexloc=0.3spacing=0。
8spacing=0.15
#
lineyloc=0.0spacing=0。
01
lineyloc=0.07spacing=0。
01
lineyloc=0.1spacing=0.01
lineyloc=0。
12spacing=0。
lineyloc=0.3spacing=0。
lineyloc=0.5spacing=0.06
lineyloc=1.0spacing=0。
35
＃
initc.arsenic=2e16
implantboronenergy=18dose=2.5e13
diffusetime=60temp=920
#depositpolysilicon
depositpolythick=0。
3divisions=6min。
space=0.05
＃Implanttodopepolysilicon
implantarsenicdose=7.5e15energy=50
＃Patternthepoly
etchpolyrightp1.x=0。
2
relaxy.min=.2x。
min=0。
relaxy。
min=。
2x.min=0。
methodcompressfermi
diffusetime=25temp=920dryo2
diffusetime=50temp=900nitrogen
implantborondose=2。
5e13energy=18
#depositspacer
depositoxidethick=0.4divisions=10min.space=0.1
#etchthespacerback
etchoxidedrythick=0。
5
implantborondose=1e15energy=30
diffusetime=60temp=900nitrogen
#putdownAlandetchtoformcontacts
depositalumthick=0.05div=2
etchaluminstartx=0。
15y=—10
etchcontinuex=0.15y=10
etchcontinuex=0.6y=10
etchdonex=0。
6y=-10
structurereflectleft
stretchstretch.val=0。
1x.val=0.0
#NametheelectrodesforusewithATLAS.。
。
baseandbase1willbeslaved
#duringdevicesimulationwiththe’CONTACT’statement。
..
electrodex=0。
0name=emitter
electrodex=—0.7name=base
electrodebacksidename=collector
7name=base1
#Savethefinalstructure
structureoutfile=bjtex03_0。
str
#Completelyremeshthestructurewithoutobtusetrianglesinthesemiconductor
#UsetheSensitivity＆Minspacingparameterstoadjustthemeshdensity.。
.
#.。
thesmallertheSensitivity,thedenserthemesh。
godevedit
base.meshheight=0.25width=0。
25
bound。
condapply=falsemax.ratio=300
constr.meshmax。
angle=90max.ratio=300max.height=1max.width=1\
min。
height=0.0001min.width=0.0001
constr。
meshtype=Semiconductordefault
meshtype=Insulatordefaultmax。
angle=170
constr.meshtype=Metaldefaultmax。
angle=180
#Definetheminimummeshspacingglobally。
imp。
refinemin。
spacing=0.025
#Selectalistofsolution（impurity）gradientstorefineupon。
imp.refineimp=”Arsenic”sensitivity=0.5
imp.refineimp="
Boron”sensitivity=0。
5
＃nowmeshthestructure.。
mesh
structoutfile=bjtex03_1.str
tonyplotbjtex03_1。
str-setbjtex03_1。
set
＃＃#＃##＃＃＃＃＃＃#＃#＃＃＃＃#＃GummelPlotTest#＃＃＃#＃＃#＃###＃＃##＃##＃＃＃＃##＃＃
器件模拟
goatlas
＃setmaterialmodelsetc。
materialtaun0=5e-6taup0=5e—6
contactname=emittern。
polysurf。
rec
contactname=basecommon=base1short
modelsbipolarprint
#initialsolution
solveinit
＃changetotwocarriers
methodnewtonautonrtrap
solveprev
＃setthecollectorbias
solvevcollector=2local
＃startrampingthebase
solvevbase=0.1
＃Rampthebaseto0。
9volts。
...
logoutf=bjtex03_2.logmaster
solvevbase=0.2vstep=0。
05vfinal=0。
9name=baseacfreq=1e6aname=base
#Nowdumpastructurefile，fortonyplotting...butfirstdecidewhat
＃youwantinit,ontopofthedefaultquantities。
outpute。
fieldflowlinesjx。
eljx。
hojy。
eljy.ho
saveoutf=bjtex03_3。
#Nowextractsomedesignparameters。
extractname="
peakcollectorcurrent"
max（curve（abs（v."
base”）,abs（i。
"
collector”）））
extractname=”peakgain”max（i。
”collector"
/i."
base"
）
extractname=”maxfT”max（g。
”collector””base"
/（2*3.1415＊c。
”base”"
））
#plottheresults
tonyplotbjtex03_2。
log-setbjtex03_2.set
quit
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