Расчет параметров структуры интегрального n-p-n транзистора и определение технологических режимов его изготовления

Введение

Целью данного курсового проекта является расчет параметров структуры транзистора и определение технологических режимов ее изготовления.

По заданным параметрам структуры транзистора выбирается технологический маршрут изготовления. Определяются технологические режимы эпитаксиального наращивания, имплантации, длительность и температура диффузии, рассчитываются профили распределения примеси.

В курсовом проекте рассматривается задача синтеза структуры транзистора с использованием расчетных соотношений и параметров материалов, применяемых в его производстве.

Экономический расчет проекта не проводился.

Новизны в работе нет, так как проектирование проводилось по материалам учебной литературы.

Реферат

Пояснительная записка содержит 17 рисунков, 1 таблицу, приложение. При написании проекта использовался 1 источник.

Перечень ключевых слов: транзистор, диффузия, имплантация, легирующая примесь, p-n-переход, удельное сопротивление, напряжение лавинного пробоя, профиль распределения, температура, коэффициент диффузии, кремний, технологический режим.

Объект разработки: структура кремниевого эпитаксиально-планарного n-p-n транзистора.

Цель работы: расчет параметров структуры транзистора и определение технологических режимов ее изготовления.

Метод разработки: аналитический расчет.

Полученные результаты: x_jСС = 8,49 мкм, h_ЭС 6 мкм, _ЭС = 0,4 Ом_*см, x_jРД = 7,062 мкм, x_jКБ = 3 мкм, x_jЭБ = 2,3 мкм, cc = 3 мкм.

Степень внедрения: не внедрено.

Рекомендации по внедрению: нет.

Эффективность: не рассчитывалась.

Основные конструктивные и технико-эксплутационные характеристики: V_КБ = 120 В, W_а = 0,8 мкм, материал подложки – ЭКДБ-10, _ЭС = 0,4 Ом_*см.

Область применения: расчет кремниевых эпитаксиально-планарных транзисторов.

Содержание

Введение

1.  Определение режимов имплантации и термической диффузии

2.  Имплантированных ионов сурьмы для создания в подложке скрытого слоя

3.  Определение удельного сопротивления эпитаксиального слоя

4.  Определение толщины эпитаксиального слоя

5.  Определение режимов эпитаксии

6.  Определение режимов разделительной диффузии

7.  Определение режимов базовой диффузии

8.  Определение режимов эмиттерной диффузии

9.  Проверка величины размывания скрытого слоя в процессе последующих диффузий

10. Последовательность процессов при производстве ИМС

Заключение

Список использованных источников

1. Определение режимов имплантации и термической диффузии имплантированных ионов сурьмы для создания в подложке скрытого слоя

Определяем параметры скрытого слоя (СС). Поскольку параметры СС в задании на курсовой проект не указаны, то мы воспользуемся стандартными технологическими режимами, используемыми в изготовлении ИМС. Скрытый слой формируется путем имплантации ионов сурьмы с последующей термической диффузией имплантированных ионов.

Стандартный режим имплантации следующий:

Ф = 500 мкКл/см² – доза облучения;

Е = 50 кэВ – энергия имплантированных ионов.

Термическая диффузия имплантированных ионов сурьмы Sb⁺ проводится по режимам:

Т_СС = 1220 ⁰С;

t_СС = 12 ч.

Распределение атомов сурьмы после диффузии определяется следующим выражением:

, (1.1)

где Q – количество ионов примеси на единицу поверхности, см^-2; x – глубина, соответствующая данной концентрации, см; D – коэффициент диффузии примеси, см²/c; t – длительность диффузии, с.

Выразим дозу в количестве частиц, внедренных на единицу поверхности:

Q = 6,25_*10¹²_*Ф.  (1.2)

В нашем случае Q = 6,25_*10¹²_*500 = 3,125_*10¹⁵ см^-2.

С помощью рис. 9.5, а [1] определим коэффициент диффузии сурьмы в кремнии при температуре Т_СС = 1220 ⁰С. Заданной температуре соответствует коэффициент D = 4,5_*10^-13 см²/c.

Глубина залегания p-n-перехода CC–подложка описывается выражением:

, (1.3)

где N₀ – величина концентрации примеси на поверхности легированного слоя, т.е. при x = 0; N_П – концентрация примеси в исходной подложке.

Концентрация примеси N₀ определяется на основе соотношения:

(1.4)

В нашем случае

 см^-3.

В стандартной конструкции микросхем используются кремниевые подложки с удельным сопротивлением  = 10 Ом_*см. По графику зависимости концентрации примеси от удельного сопротивления рис. 6.4 [1] находим, что удельному сопротивлению  = 10 Ом_*см соответствует концентрация примеси: N_П = 1,2_*10¹⁵ см^-3.

С учетом полученных результатов глубину залегания p-n-перехода определяем по формуле (1.3):

  8,49_*10^-4 см = 8,49 мкм.