《微电子器件与工艺》课程设计指导书 (2)
半导体器件与工艺课程设计
课程设计课程名称微电子器件工艺课程设计题目名称 PNP双极型晶体管的设计学生学院___ 材料与能源学院___ _ 专业班级 08微电子学1班学号 ********** 学生姓名____ 张又文 __ _ 指导教师魏爱香、何玉定 ___2011 年 7 月 6 日广东工业大学课程设计任务书题目名称 pnp 双极型晶体管的设计学生学院 材料与能源学院 专业班级 微电子学专业08级1班姓 名 张又文 学 号3108008033一、课程设计的内容设计一个均匀掺杂的pnp 型双极晶体管，使T=300K 时，β=120。
V CEO =15V,V CBO =80V.晶体管工作于小注入条件下，最大集电极电流为I C =5mA 。
设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响。
二、课程设计的要求与数据1．了解晶体管设计的一般步骤和设计原则2．根据设计指标设计材料参数，包括发射区、基区和集电区掺杂浓度N E , N B ,和N C , 根据各区的掺杂浓度确定少子的扩散系数，迁移率，扩散长度和寿命等。
3．根据主要参数的设计指标确定器件的纵向结构参数，包括集电区厚度W c ，基本宽度W b ，发射区宽度W e 和扩散结深X jc , 发射结结深X je 等。
4．根据扩散结深X jc , 发射结结深X je 等确定基区和发射区预扩散和再扩散的扩散温度和扩散时间；由扩散时间确定氧化层的氧化温度、氧化厚度和氧化时间。
5．根据设计指标确定器件的图形结构，设计器件的图形尺寸，绘制出基区、发射区和金属接触孔的光刻版图。
6. 根据现有工艺条件，制定详细的工艺实施方案。
7．撰写设计报告三、课程设计应完成的工作1. 材料参数设计2.晶体管纵向结构设计3.晶体管的横向结构设计（设计光刻基区、发射区和金属化的掩膜版图形）4．工艺参数设计和工艺操作步骤5.总结工艺流程和工艺参数6. 写设计报告四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献1．《半导体器件基础》Robert F. Pierret著，黄如译，电子工业出版社，2004. 2．《半导体物理与器件》赵毅强等译，电子工业出版社，2005年.3．《硅集成电路工艺基础》，关旭东编著，北京大学出版社，2005年.发出任务书日期： 2011 年 6 月 27 日指导教师签名：计划完成日期： 2011年 7月8日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：目录广东工业大学课程设计任务书 (2)一、设计任务及目标 (5)二、晶体管的主要设计步骤和原则 (5)2.1.晶体管设计一般步骤 (5)2.2．晶体管设计的基本原则 (6)三、晶体管物理参数设计 (7)3.1. 各区掺杂浓度及相关参数的计算 (7)3.2.集电区厚度Wc的选择 (10)3.3. 基区宽度WB (10)3.4.扩散结深 (13)3.5.杂质表面浓度 (14)3.6.芯片厚度和质量 (14)3.7. 晶体管的横向设计、结构参数的选择 (14)四、工艺参数设计 (16)4.1. 工艺参数计算思路 (16)4.2. 基区相关参数的计算过程 (16)4.3.发射区相关参数的计算过程 (18)4.4. 氧化时间的计算 (20)五、设计参数总结 (21)六、工艺流程图 (22)七、生产工艺说明 (24)7.1 硅片清洗 (24)7.2 氧化工艺 (26)7.3. 光刻工艺 (27)7.4 磷扩散工艺（基区扩散） (29)7.5 硼扩散工艺(发射区扩散) (31)八.心得体会 (32)九.参考文献 (33)PNP 双极型晶体管的设计一、设计任务及目标《微电子器件与工艺课程设计》是继《微电子器件物理》、《微电子器件工艺》和《半导体物理》理论课之后开出的有关微电子器件和工艺知识的综合应用的课程，使我们系统的掌握半导体器件，集成电路，半导体材料及工艺的有关知识的必不可少的重要环节。
微电子器件与工艺课程设计
微电子器件与工艺课程设计微电子器件与工艺是电子信息工程专业的重要课程之一，这门课程设计为学生提供了掌握微电子器件和工艺的基本原理和应用技能的机会。
为了使学生更好地掌握课程内容，提高其应用实践能力，本文将介绍微电子器件与工艺课程设计的一般流程和重点内容。
一、设计目标和要求微电子器件与工艺课程设计的主要目标是使学生掌握微电子器件的工作原理、结构、特性和制作工艺。
这需要学生在实践中进行大量的实验和操作，并用理论知识解释实验结果。
因此，设计的要求包括：1.设计合理、实用的实验方案2.熟悉实验器材及其使用方法3.掌握实验数据的处理和分析方法4.独立进行实验操作5.撰写实验报告，将理论知识和实验结果结合起来二、课程设计流程课程设计的流程主要包括以下几个步骤：1.选题和确定实验内容选题应根据教师的要求和自己的兴趣进行选择。
同时考虑到实验条件、时间、经济等方面因素，确定实验内容和方案。
2.准备实验器材和材料准备实验所需的器材和材料，要求质量优良、稳定性好。
为了节约时间和成本，可以通过网络购买实验器材和材料。
3.组织实验和数据处理组织实验，并对实验数据进行处理和分析。
同时注意实验过程中的安全问题和实验结果的准确性。
4.编写实验报告根据实验数据和实验结果，撰写实验报告，注重理论与实践相结合，突出实验数据分析的重要性。
5.展示并评价实验成果对实验成果进行展示和评价，包括实验数据和实验报告，以及个人表现和感受。
三、课程设计重点内容1.集成电路集成电路是微电子器件与工艺的重点和难点之一。
学生需要了解集成电路设计的基本原理，掌握常见的集成电路结构和性能，及其制作工艺和测试方法。
2.半导体材料半导体材料是微电子器件与工艺的基础和核心。
学生需要了解半导体材料的物理特性和制备工艺，包括掺杂、扩散、氧化和薄膜生长等方面的知识。
3.光电器件和传感器光电器件和传感器是现代微电子器件与工艺的新领域，随着电子技术和信息技术的快速发展，它们的应用范围和前景越来越广泛。
微电子器件授课教案
微电子器件授课教案第一章：微电子器件概述1.1 微电子器件的定义与分类1.2 微电子器件的发展历程1.3 微电子器件的应用领域1.4 学习目标与内容安排第二章：半导体物理基础2.1 半导体材料的性质2.2 半导体器件的基本物理过程2.3 PN结的形成与特性2.4 学习目标与内容安排第三章：二极管3.1 二极管的结构与工作原理3.2 二极管的伏安特性3.3 二极管的主要参数3.4 二极管的应用实例3.5 学习目标与内容安排第四章：晶体三极管4.1 晶体三极管的结构与分类4.2 晶体三极管的工作原理4.3 晶体三极管的伏安特性4.4 晶体三极管的主要参数4.5 晶体三极管的应用实例4.6 学习目标与内容安排第五章：场效应晶体管5.1 场效应晶体管的结构与分类5.2 场效应晶体管的工作原理5.3 场效应晶体管的伏安特性5.4 场效应晶体管的主要参数5.5 场效应晶体管的应用实例5.6 学习目标与内容安排第六章：集成电路概述6.1 集成电路的定义与分类6.2 集成电路的制造过程6.3 集成电路的封装与测试6.4 学习目标与内容安排第七章：数字集成电路7.1 数字集成电路的基本组成7.2 逻辑门与逻辑函数7.3 数字集成电路的常用器件7.4 数字集成电路的设计与仿真7.5 学习目标与内容安排第八章：模拟集成电路8.1 模拟集成电路的基本组成8.2 放大器电路8.3 滤波器电路8.4 模拟集成电路的设计与仿真8.5 学习目标与内容安排第九章：电源集成电路9.1 电源集成电路的分类与原理9.2 开关电源集成电路9.3 线性电源集成电路9.4 电源集成电路的应用实例9.5 学习目标与内容安排第十章：微电子器件的应用与前景10.1 微电子器件在电子设备中的应用10.2 微电子器件在现代科技领域的应用10.3 微电子器件的发展趋势与挑战10.4 学习目标与内容安排第十一章：传感器与微电子器件11.1 传感器的定义与作用11.2 常见传感器的原理与特性11.3 传感器与微电子器件的集成11.4 学习目标与内容安排第十二章：微波器件与射频集成电路12.1 微波器件的基本原理12.2 微波二极管与晶体三极管12.3 射频集成电路的设计与应用12.4 学习目标与内容安排第十三章：光电子器件13.1 光电子器件的原理与结构13.2 激光器与光检测器13.3 光电子器件的应用领域13.4 学习目标与内容安排第十四章：功率集成电路14.1 功率集成电路的基本原理14.2 功率MOSFET与IGBT14.3 功率集成电路的设计与仿真14.4 学习目标与内容安排第十五章：微电子器件的未来与发展15.1 微电子器件技术的创新点15.2 纳米电子器件的发展15.3 微电子器件在新型领域的应用15.4 学习目标与内容安排重点和难点解析重点：1. 微电子器件的定义、分类和应用领域。
微电子器件实验指导书(实验2)
实验指导书实验名称：实验二图示仪检测MOS管参数学时安排：4学时实验类别：验证性实验要求：必做￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣一、实验目的和任务1、用图示仪检测MOS直流参数；2、学习并掌握该仪器的基本测试原理和使用方法，并巩固及加深对晶体管原理课程的理解。
二、实验原理介绍同实验五三、实验设备介绍晶体管直流参数是衡量晶体管质量优劣的重要性能指标。
在晶体管生产中和晶体管使用前，须对其直流参数进行测试。
XJ4822晶体管图示仪是一类专门用于晶体管直流参数测量的仪器。
用该仪器可在示波管屏幕上直接观察各种直流特性曲线，通过曲线在标尺刻度的位置可以直接读出各项直流参数。
用它可测试晶体管的输出特性、输入特性、转移特性和电流放大特性等；也可以测定各种极限、过负荷特性。
四、实验内容和步骤1、测试场效应管2SK30、IRF830的直流参数。
准备工作：在仪器未通电前，把“辉度”旋至中等位置，“峰值电压”范围旋至0-10伏档，“功耗限制电阻”调到1K档，“峰值电压” 调到0位，“X轴作用”置集电极电压1伏/度档，“Y轴作用”置集电极电流1毫安/度档。
接通电源预热10分钟。
调节“辉度”和“聚焦”使显示的图像清晰。
晶体管特性图示仪是为普通的NPN、PNP晶体管的特性图示分析而设计的，要用它来检测场效应管，就必须找出场效应管和普通晶体管之间的相似点和不同处。
场效应管的源极( S )、栅极( G )和漏极( D )分别相当于普通晶体管的发射极( E )、基极( B )、和集电极( C )。
普通晶体管是电流控制元件，而场效应管则是电压控制元件。
1)场效应管2SK30是N-MOS器件，它的管脚分布如图6.1所示。
图6.1 2SK30管脚分布图按照管脚的分布插好管脚后，把“Y轴作用”调到0.2mA/div，“X轴作用”调到1V/div，扫描电压极性为“+”,“功耗限制电阻”调为250Ω，“峰值电压”范围为60% ,“阶梯档级”调到0.1V/div,“阶梯极性”为“-”，“级/簇”置为10。
微电子器件实验指导书
微电子器件实验指导书微电子技术教学部编写光电工程学院微电子技术教学部2004年2月一．实验的地位、作用和目的：《微电子器件实验》课是微电子学与固体电子学专业本科教学中的重要教学实践环节。
目的是帮助学生理解课堂上学到的基本原理和知识，并掌握晶体管基本参数的测量方法，提供实际动手能力，以适应社会的需求。
基本原理及课程简介：微电子器件课程讲述了基本的半导体器件BJT、JFET、MOSFET的物理结构和工作原理，它主要针对半导体器件的主要电参数讲述其测量方法和原理。
它包含了三个实验：双极晶体管击穿特性测试、双极晶体管直流放大特性测试、晶体管特征频率的测量。
二．实验方式及基本要求1.教师在课堂上讲解实验的基本原理、仪器使用、测试内容及实验要求，交代实验注意事项。
2.学生分4人一组进行实验，要求必须自己动手做实验，然后独立完成实验报告。
三．实验考核及实验报告：1．学生在做完一个实验后，需要独立处理实验数据，认真写实验报告（内容包含实验原理、实验步骤和实验结果），在做实验前还必须预习；2．实验指导教师根据学生实验完成情况及实验报告情况打分，然后综合各次实验给出最后考核成绩。
编著者：杨虹、唐政维、冯世娟试验一 测量双极晶体管的直流放大特性一．试验目的1．学习晶体管特性图式仪的使用。
2．测量晶体管的0β值。
二．实验原理1．双极晶体管的电流放大作用当晶体管处于有源放大区（发射结正偏，集电结反偏）时，其电流的组成为： 图一 晶体管中的各种电流成分E nE pE I I I =+C nC CBO I I I =+B pE VB CBO I I I I =+-其中nE nC VB I I I =+E C B I I I ∴=+。
我们定义：0nC EI I α=，共基极直流电流增益。
0α总是小于1（0α应尽量接近1）。
0C E CBO I I I α∴=+。
定义：0001nC B I I αβα==-，共射极直流电流增益。
微电子工艺作业指导书样板.
微电子制造工艺文件项目名称：三极管(NPN型)制造工艺文件项目编号：团队负责人：谢威团队成员：金腾飞、崔仕杰、朱二梦刘铭冬、姚启、周涛指导教师：陈邦琼文件页数：55 页201 6 年9 月23 日工艺文件目录编号名称编者1 引言朱二梦2 三极管（NPN）示意图刘铭冬3 制造工艺流程朱二梦4 工艺参数设计金腾飞5 制作过程崔仕杰6 三极管管芯制造工艺姚启7 作业指导书谢威8 光刻（模板图）周涛9 总结朱二梦备注参考文献引言电子工业在过去40年间迅速增长，这一增长一直为微电子学革命所驱动。
从20世纪40年代晶体管发明开始，半导体器件工艺技术的发展经历了三个主要阶段：1950第一次生产出了实用化的合金结三极管；1955年扩散技术的采用是半导体器件制造技术的重大发展，为制造高频器件开辟了新途径；1960年由扩散、氧化、光刻组成的平面工艺的出现是半导体器件制造技术的重大变革，大幅度地提高了器件的频率、功率特性，极大地改善了器件的稳定性和可靠性。
在这期间每项变革对人们的生产、生活方式产生了重大的影响。
也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。
在过去的几十年里，双极型晶体管做为微电子产业的基石有着无以伦比的作用。
虽然近年来，随着金属-氧化物-半导体都场效应晶体管（MOSFET）技太迅速发展，双极型晶体管的突出地位受到了严重挑战。
但它在模拟电路领域仍然有着广泛的应用，发挥着不可取代的作用。
在这样的大环境下，了解晶体管的功能、工艺流程及工艺参数是十分必要的，这就是本实验的目的。
二、NPN 三极管设计1.1、晶体管结构示意图n+npE BC1.2、三极管的分类三、制造工艺流程衬底制备衬底采用轻掺杂的P型硅，掺杂浓度一般在1015/cm3数量级，采用的硅晶片晶面的晶向指数为（100）。
掺杂浓度较低可以减少集电极的结电容，提高集电结的击穿电压，但掺杂浓度过低会使埋层推进过多1.埋层制备为了减小集电区的串联电阻，并减小寄生PNP管的影响，在集电区的外延层和衬底间通常要制作N+埋层。
微电子工艺课程设计
微电子工艺课程设计一、摘要仿真（simulation）这一术语已不仅广泛出现在各种科技书书刊上，甚至已频繁出现于各种新闻媒体上。
不同的书刊和字典对仿真这一术语的定义性简释大同小异，以下3种最有代表性，仿真是一个系统或过程的功能用另一系统或过程的功能的仿真表示；用能适用于计算机的数学模型表示实际物理过程或系统；不同实验对问题的检验。
仿真（也即模拟）的可信度和精度很大程度上基于建模（modeling）的可信度和精度。
建模和仿真（modeling and simulation）是研究自然科学、工程科学、人文科学和社会科学的重要方法，是开发产品、制定决策的重要手段。
据不完全统计，目前，有关建模和仿真方面的研究论文已占各类国际、国内专业学术会议总数的10%以上，占了很可观的份额。
集成电路仿真通过集成电路仿真器（simulator）执行。
集成电路仿真器由计算机主机及输入、输出等外围设备（硬件）和有关仿真程序（软件）组成。
按仿真内容不同，集成电路仿真一般可分为：系统功能仿真、逻辑仿真、电路仿真、器件仿真及工艺仿真等不同层次（level）的仿真。
其中工艺和器件的仿真，国际上也常称作“集成电路工艺和器件的计算机辅助设计”（Technology CAD of IC），简称“IC TCAD”。
二、综述这次课程设计要求是：设计一个均匀掺杂的pnp型双极晶体管，使T=346K时，β=173。
VCEO =18V，VCBO=90V，晶体管工作于小注入条件下，最大集电极电流为IC=15mA。
设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响。
要求我们先进行相关的计算，为工艺过程中的量进行计算。
然后通过Silvaco-TCAD进行模拟。
TCAD就是Technology Computer Aided Design，指半导体工艺模拟以及器件模拟工具，世界上商用的TCAD工具有Silvaco公司的Athena和Atlas，Synopsys公司的TSupprem和Medici以及ISE公司（已经被Synopsys公司收购）的Dios和Dessis 以及Crosslight Software公司的Csuprem和APSYS。
《微电子制造工艺》课程教学大纲
《微电子制造工艺》课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：微电子制造工艺所属专业：微电子科学与工程课程性质：专业必修课学分： 4（二）课程简介、目标与任务；本课程作为微电子科学与工程专业的专业必修课，是半导体制造工艺的基础。
主要介绍半导体制造相关的全部基础技术信息，以及制造厂中的每一道制造工艺，包括硅片氧化，淀积，金属化，光刻，刻蚀，离子注入和化学机械平坦化等内容。
该课程的目的使学生了解产业变化历史中的所有工艺和设备，以及每道具体工艺的技术发展的现状及发展趋势。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；上本课程之前或者同时应了解半导体物理的相关知识，以便为本课程打下基础；同时本课程又是集成电路分析与设计，以及微电子制造工艺专业实验及实习的基础。
（四）教材与主要参考书。
本课程所使用的教材是《半导体制造技术》，Michael Quirk, Julian Serda著，韩郑生等译，电子工业出版社。
主要参考书：《半导体器件物理与工艺》施敏苏州大学出版社《硅集成电路工艺基础》陈力俊复旦大学出版社《芯片制造－半导体工艺制程实用教程》电子工业出版社《集成电路制造技术-原理与实践》电子工业出版社《超大规模集成电路技术基础》电子工业出版社《半导体器件基础》电子工业出版社《硅集成电路工艺基础》北京大学出版社二、课程内容与安排第一章半导体产业介绍（3学时）第二章半导体材料特性（3学时）第三章器件技术（3学时）第四章硅和硅片制备（5学时）第五章半导体制造中的化学品（3学时）第六章硅片制造中的玷污控制（3学时）第七章测量学和缺陷检查（3学时）第八章工艺腔内的气体控制（3学时）第九章集成电路制造工艺概况（5学时）第十章氧化（6学时）第十一章淀积（5学时）第十二章金属化（5学时）第十三章光刻：气相成底膜到软烘（4学时）第十四章光刻：对准和曝光（4学时）第十五章光刻：光刻胶显影和先进的光科技术（4学时）第十六章刻蚀（5学时）第十七章离子注入（4学时）第十八章化学机械平坦化（4学时）（一）教学方法与学时分配采用多媒体课件与板书相结合的课堂教学方法，基于学生便于理解接受的原则，对不同讲授内容给予不同方式的侧重。
器件与工艺课程设计
器件与工艺课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握器件的基本概念、分类及工作原理；2. 学生能了解常见工艺的基本流程、应用领域及其在电子制造中的作用；3. 学生能掌握课程相关术语和概念，并能运用专业术语进行讨论和分析。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析实际电子产品的器件选择和工艺应用；2. 学生能通过实际操作，掌握简单电子器件的组装和焊接技巧；3. 学生能运用课程所学，设计并制作简单的电子作品。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神；3. 增强学生对我国电子产业发展现状的认识，激发爱国情怀和责任感。
课程性质：本课程为电子技术专业课程，以理论教学与实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生为初中生，具有一定的物理知识和动手能力，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，强调理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 器件基本概念与分类- 教材章节：第一章 器件概述- 内容列举：半导体器件、被动器件、集成电路等基本概念；二极管、三极管、电阻、电容、电感等常见器件的原理与分类。
2. 常见工艺流程与应用- 教材章节：第二章 工艺概述- 内容列举：印刷电路板（PCB）制作、焊接技术、表面贴装技术（SMT）等工艺流程；各工艺在电子产品制造中的应用实例。
3. 实践操作与电子制作- 教材章节：第三章 实践操作- 内容列举：电子器件的识别、检测与选用；焊接技巧与实践；简单电子电路的制作与调试。
教学安排与进度：1. 器件基本概念与分类（2课时）：引导学生了解器件的基本概念，掌握各类器件的原理和特点。
2. 常见工艺流程与应用（2课时）：使学生了解工艺的基本流程，认识工艺在电子产品制造中的重要性。
课程设计-微电子器件与工艺课程设计报告
目录1.设计任务及目标 (1)2.课程设计的基本内容 (1)2.1 pnp双极型晶体管的设计 (1)2.2 设计的主要内容 (1)3.晶体管工艺参数设计 (2)3.1 晶体管的纵向结构参数设计 (2)3.1.1 集电区杂质浓度的确定 (2)3.1.2 基区及发射区杂质浓度 (3)3.1.3 各区少子迁移率及扩散系数的确定 (3)3.1.4 各区少子扩散长度的计算 (4)3.1.5 集电区厚度的选择 (4)3.1.6 基区宽度的计算 (4)3.1.7 扩散结深 (6)3.1.8 表面杂质浓度 (7)3.2晶体管的横向设计 (8)3.3工艺参数的计算 (8)3.3.1 基区磷预扩时间 (8)3.3.2基区磷再扩散时间计算 (8)3.3.3 发射区硼预扩时间计算 (9)3.3.4 发射区硼再扩散时间计算 (9)3.3.5 基区磷扩散需要的氧化层厚度 (10)3.3.6 发射区硼扩散需要的氧化层厚度 (11)3.3.7 氧化时间的计算 (11)3.3.8设计参数总结 (12)微电子器件与工艺课程设计报告——pnp 双极型晶体管的设计1、课程设计目的与任务《微电子器件与工艺课程设计》是有关微电子器件和工艺知识的综合应用的课程，使我们系统的掌握半导体器件，集成电路，半导体材料及工艺的有关知识的必不可少的重要环节。
目的是使我们在熟悉晶体管基本理论和制造工艺的基础上，掌握晶体管的设计方法。
要求我们根据给定的晶体管电学参数的设计指标，完成晶体管的纵向结构参数设计→晶体管的图形结构设计→材料参数的选取和设计等设计过程的训练，为从事微电子器件设计、集成电路设计打下必要的基础。
2、课程设计的基本内容 2.1 pnp 双极型晶体管的设计设计一个均匀掺杂的pnp 型双极晶体管，使T=300K 时，β=120。
V CEO =15V,V CBO =80V.晶体管工作于小注入条件下，最大集电极电流为I C =5mA 。
设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响。
微电子器件的设计与工艺技术
微电子器件的设计与工艺技术微电子器件指的是已经制造好的微型电子元件，它们是我们现代电子技术不可或缺的组成部分。
微电子器件的种类繁多，设计与工艺技术水平的高低直接影响了整个电子行业的发展。
本文将从微电子器件的设计和制造工艺等角度，探讨微电子器件的设计与工艺技术。
一、微电子器件的分类微电子器件可以分为二极管、三极管、场效应管、集成电路等多种类型。
其中，集成电路是现代电子技术的重要代表，因其集成性强、功能多样而受到广泛应用。
在微电子器件的制造工艺中，集成电路也是占据主导地位的。
二、微电子器件的设计微电子器件的设计与制造技术紧密相关。
设计属于前期工作，设计好的电路才能够被制造出来。
现代电子电路的复杂性越来越高，实现一些特殊功能所需要的原件也越来越多。
因此，微电子器件的设计必须满足以下几个方面的要求：（1）功能性电路设计的首要目标是要满足电路所要实现的功能要求。
为了在实现特定功能时不影响电路的稳定性，微电子器件的设计需要考虑使用合适的器件、合理的芯片布局等等因素。
（2）稳定性设计好的微电子器件应该在长时间的使用过程中能够保持稳定性。
为此，需要设计出能够对外部环境变化产生较好的适应性的器件，并采用合适的芯片布局避免器件之间的相互影响。
（3）可靠性微电子器件应该有良好的可靠性，以尽量减少电路故障的可能性。
设计时需要考虑到电路的负载、放电等方面因素，以确保器件的可靠性。
（4）兼容性现代电子设备越来越能够相互兼容，因此微电子器件的设计也需要考虑到与其他器件的兼容，以达到更好的功能实现。
三、微电子器件的制造工艺微电子器件制造是一个非常复杂的工艺过程，其包括材料制备、器件的加工和装配等多个环节。
其中，材料制备是制造工艺的基础。
（1）材料制备微电子器件的材料一般采用半导体材料，在制造过程中需要严格控制材料的性质，以确保电路的稳定性和可靠性。
材料制备的关键在于半导体材料的质量、晶格结构和纯度等方面的控制。
（2）器件的加工和装配加工和装配是整个工艺流程最为重要的环节之一。
微电子的课程设计
微电子的课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解微电子学的基本概念、原理和应用，掌握基本的电路分析和设计方法，培养学生的科学思维和创新能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解微电子学的基本概念和原理；（2）掌握基本的电路分析和设计方法；（3）了解微电子学在现代科技中的应用。
2.技能目标：（1）能够运用所学的知识进行简单的电路分析和设计；（2）能够使用相关的工具和设备进行实验操作；（3）能够撰写简单的实验报告和论文。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对科学研究的兴趣和热情；（2）培养学生勇于探索、创新的精神；（3）培养学生的团队合作意识和能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括微电子学的基本概念、原理和应用，以及基本的电路分析和设计方法。
具体安排如下：1.第一章：微电子学的基本概念和原理（1）微电子学的基本概念；（2）半导体物理和器件；（3）集成电路的基本原理和工艺。
2.第二章：基本的电路分析和设计方法（1）电路分析的基本原理和方法；（2）数字电路的基本原理和设计方法；（3）模拟电路的基本原理和设计方法。
3.第三章：微电子学在现代科技中的应用（1）微电子学在通信技术中的应用；（2）微电子学在计算机技术中的应用；（3）微电子学在其他领域中的应用。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
具体方法如下：1.讲授法：用于传授微电子学的基本概念和原理，以及基本的电路分析和设计方法；2.讨论法：用于探讨微电子学在现代科技中的应用，培养学生的创新思维；3.案例分析法：通过分析具体的微电子学应用案例，使学生更好地理解和掌握所学知识；4.实验法：让学生亲自动手进行实验操作，培养学生的实践能力和团队协作精神。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威的微电子学教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供相关的参考书籍，拓展学生的知识视野；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和生动性；4.实验设备：配备齐全的实验设备，确保学生能够进行充分的实验操作。
微电子器件及工艺课程设计工艺部分
Xmin ＝ 4.6 （D SiO2 t）1/2 t为掺杂扩散时间，预扩散温度低，扩散系数小，杂质在
预扩散时在二氧化硅中的扩散深度可忽略不计。
a
8
氧化时间计算
x0＝A/2 {[1+ (t+τ)/(A2/4B)]1/2-1}, 可由图 解法求解。
初始条件x0（0）＝xi，xi为氧化前硅片上原有 的SiO2厚度。可得： x02 ＋ Ax0 ＝ B（t＋τ）
a
4
设计报告
1. 目录
2. 设计任务及目标
3. 概述－发展现状
4. 工艺流程
5. 设计基本原理及工艺参数设计
6. 设计参数总结
7. 版图
8. 心得体会
9. 参考书
10. 报告书约20~30页，A4纸
a
5
参考书
1.
微电子制造科学原理与工程技术，电子工业出 版社，Stephen A Campbell著
A=2 DSiO2 ( 1/ks +1/h); B= 2DSiO2 C*/ N1 ； τ= ( xi2＋Axi）/ B 。 A、B都是速度常数，
可查表获得
a
9
恒定表面源扩散
•
恒定表面源是指在扩散过程中，硅片 表面的杂质浓度始终是保持不变的。
• •
恒定表面源扩散指硅一直处于杂质氛
围中，硅片表面达到了该扩散温度的
S为单位面积的掺杂原子总数， s＝浓度（平均浓度）×结深 预扩散扩散长度比再扩散的扩散长度小得多，预扩散分布的
渗透范围小到可以忽略。 设计思路：发射区扩散时间－氧化层厚度－基区扩散结深－
基区扩散时间－基区掩蔽层厚度－氧化时间。 由于二次氧化，在考虑基区扩散深度时须对发射区掩蔽层消
2011-3微电子工艺实验指导书
《微电子工艺实验》实验指导书上海大学材料科学与工程学院电子信息材料系目录《微电子工艺实验》教学大纲 (2)第一部分硅平面器件制作 (4)一．硅平面器件基础理论 (4)（一）p—n结的光伏效应 (4)（二）太阳能电池 (6)（三）光电器件 (10)二. 硅平面器件制作实验工艺原理 (15)实验一氧化工艺实验 (16)实验二光刻工艺实验 (18)实验三扩散工艺实验 (22)实验四磨片与吸杂工艺实验 (24)实验五真空蒸发工艺实验 (26)实验六制绒面工艺实验 (28)实验七辅助工序工艺实验 (30)附硅平面工艺条件设计中常用的图表： (32)第二部分材料与器件性能表征 (33)实验要求 (33)实验一硅光敏器件管芯特性的测量与分析 (34)实验二硅材料电阻率及扩散薄层电阻的测量 (37)硅材料电阻率及扩散薄层电阻的测量实验 (38)硅材料电阻率测试 (38)一前言 (38)二实验原理 (38)三实验步骤与要求 (40)四探针法测扩散薄层的方块电阻 (44)一前言 (44)二测量原理 (44)三实验方法 (46)附：半导体材料导电类型的判断 (48)实验三硅光电池光照特性的测量与分析 (49)硅光电池光照特性的测量与分析实验 (50)一前言 (50)二实验原理 (50)三步骤与要求 (51)实验四硅光电器件光谱响应特性的测量 (53)硅光电器件光谱响应特性的测量实验 (54)一前言 (54)二实验原理 (54)三实验步骤及要求 (55)《微电子工艺实验》教学大纲一．实验目的微电子技术的进步，给社会和经济的发展注入了巨大的活力。
微电子学是一门实践性很强的学科，本实验目的是：经过《电子材料》、《半导体物理》、《半导体器件原理》、《半导体集成电路》、《微电子材料测试技术》等课程的学习，学生在具备一定专业理论的基础上，通过相关的实验课程，对以硅平面工艺为代表的半导体器件的制作过程以及材料、器件的性能及表征方法有比较全面的了解，并在实验过程中训练基本的实验技能，培养分析和解决问题的能力。
电子行业微电子器件工艺学
电子行业微电子器件工艺学一、引言电子行业是一个充满发展机遇的领域，微电子器件是电子行业的核心组成部分之一。
微电子器件工艺学是研究微电子器件的制造过程和技术细节的学科。
本文将介绍微电子器件工艺学的基本概念、工艺流程和常见的微电子器件制造技术。
二、微电子器件工艺学基本概念微电子器件工艺学是一门涉及材料科学、物理学和工程学的学科，旨在研究如何制造微小尺寸的电子器件。
微电子器件通常包括晶体管、集成电路、光电子器件等。
微电子器件工艺学关注的主要内容包括材料选择、工艺流程、制造设备以及质量控制等方面。
三、微电子器件工艺流程1. 设计阶段在微电子器件的制造过程中，设计阶段是非常重要的一环。
在这个阶段，工程师根据需求和规格制定器件的结构设计和功能特点。
设计阶段的关键是确定器件的几何结构、材料选择和电路布局等。
2. 掩膜制作掩膜制作是微电子器件制造的关键步骤之一。
通过光刻或电子束曝光等技术，将设计好的掩膜图案转移到光刻胶或感光薄膜上。
这些图案将用于制造电路的导线、晶体管和其他元器件。
3. 材料准备微电子器件的制造需要使用多种材料，包括半导体材料、金属材料、绝缘材料等。
在材料准备阶段，工程师需要确保材料的纯度和质量符合要求。
此外，还需要进行材料处理和清洗，以确保材料表面的纯净度。
4. 制造工艺制造工艺是微电子器件制造的核心环节。
它包括多个步骤，如沉积、刻蚀、薄膜增长和离子注入等。
这些步骤的目的是在硅片上制造出器件的各个层次和结构。
制造工艺的关键是控制每个步骤的参数和条件，以确保设备制造出符合要求的器件。
5. 特征提取在微电子器件制造的过程中，还需要对器件进行特征提取。
这意味着通过测量和检测，确定器件各个层次的尺寸、形状和性能特征是否满足要求。
特征提取包括显微镜观察、探针测试和电学测试等。
6. 封装和测试在微电子器件制造的最后阶段，需要对器件进行封装和测试。
封装是将器件连接到引线和封装材料中，以便在实际应用中使用。
测试是通过电学测试和性能测试等手段，验证器件是否符合设计要求。
微电子器件与工艺课程设计
结深X je 4m 干氧17min - -湿氧22min - -干氧17min,后再通氮气
11、去氧化层 12、沉积保护层 13、光刻金属引线孔
酸洗或者碱洗去氧化层
氧化工艺
同工艺步骤2
光刻工艺 同工艺步骤3
14、金属化(反刻金属）
用蒸镀或者溅射方法 沉积金属层
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Байду номын сангаас
[ 2Ks0 q
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2. 晶体管的纵向设计
双极晶体管是由发射结和集电结两个PN结组成的，晶体 管的纵向结构就是指在垂直于两个PN结面上的结构，如 图1所示。因此，纵向结构设计的任务有两个：首先是 选取纵向尺寸，即决定衬底厚度Wt、集电区厚度WC、 基区厚度WB、 扩散结深Xje 和Xjc等；其次是确定纵向杂 质浓度和杂质分布，即确定集电区杂质浓度NC、 衬底 杂质浓度Nsub、 表面浓度NES, NBS 以及基区杂质浓度 分布NB() 等，并将上述参数转换成生产中的工艺控制 参数。
定位孔 发 射 区
AE =3umX3um 定位孔
定位孔
基 区
AB =5umX5um 定位孔
定位孔
集电区引线孔
基
区
引
线
孔
发射区引线孔
定位孔
定位孔
C
B
E
接
触 孔
定位孔
AC =3umX3um AB =5umX5um AE =8umX8um
微电子器件授课教案
微电子器件授课教案第一章：微电子器件概述1.1 教学目标1. 了解微电子器件的定义和发展历程。
2. 掌握微电子器件的基本原理和分类。
3. 理解微电子器件在现代科技领域的重要作用。
1.2 教学内容1. 微电子器件的定义和发展历程。
2. 微电子器件的基本原理和分类。
3. 微电子器件在现代科技领域的应用。
1.3 教学方法1. 采用讲授法，介绍微电子器件的定义和发展历程。
2. 通过演示和实验，展示微电子器件的基本原理和分类。
3. 开展小组讨论，探讨微电子器件在现代科技领域的重要作用。
1.4 教学评价1. 课堂问答，检查学生对微电子器件定义和发展历程的理解。
2. 实验报告，评估学生对微电子器件基本原理和分类的掌握。
3. 小组报告，评价学生对微电子器件在现代科技领域重要性的认识。
第二章：半导体器件原理2.1 教学目标1. 了解半导体的基本性质和制备方法。
2. 掌握半导体器件的工作原理。
3. 理解半导体器件的主要参数和性能。
2.2 教学内容1. 半导体的基本性质和制备方法。
2. 半导体器件的工作原理。
3. 半导体器件的主要参数和性能。
2.3 教学方法1. 采用讲授法，介绍半导体的基本性质和制备方法。
2. 通过演示和实验，展示半导体器件的工作原理。
3. 开展小组讨论，分析半导体器件的主要参数和性能。
2.4 教学评价1. 课堂问答，检查学生对半导体基本性质和制备方法的理解。
2. 实验报告，评估学生对半导体器件工作原理的掌握。
3. 小组报告，评价学生对半导体器件主要参数和性能的分析能力。
第三章：晶体管器件3.1 教学目标1. 了解晶体管的基本结构和制备方法。
2. 掌握晶体管的工作原理和分类。
3. 理解晶体管的主要性能参数和应用。
3.2 教学内容1. 晶体管的基本结构和制备方法。
2. 晶体管的工作原理和分类。
3. 晶体管的主要性能参数和应用。
3.3 教学方法1. 采用讲授法，介绍晶体管的基本结构和制备方法。
2. 通过演示和实验，展示晶体管的工作原理。
设计方案微电子器件与工艺设计方案报告
目录1.设计任务及目标 (1)2.课程设计的基本内容 (1)2.1 pnp双极型晶体管的设计 (1)2.2 设计的主要内容 (1)3.晶体管工艺参数设计 (2)3.1 晶体管的纵向结构参数设计 (2)3.1.1 集电区杂质浓度的确定 (2)3.1.2 基区及发射区杂质浓度 (3)3.1.3 各区少子迁移率及扩散系数的确定 (3)3.1.4 各区少子扩散长度的计算 (4)3.1.5 集电区厚度的选择 (4)3.1.6 基区宽度的计算 (4)3.1.7 扩散结深 (6)3.1.8 表面杂质浓度 (7)3.2晶体管的横向设计 (8)3.3工艺参数的计算 (8)3.3.1 基区磷预扩时间 (8)3.3.2基区磷再扩散时间计算 (8)3.3.3 发射区硼预扩时间计算 (9)3.3.4 发射区硼再扩散时间计算 (9)3.3.5 基区磷扩散需要的氧化层厚度 (10)3.3.6 发射区硼扩散需要的氧化层厚度 (11)3.3.7 氧化时间的计算 (11)3.3.8设计参数总结 (12)微电子器件与工艺课程设计报告——pnp 双极型晶体管的设计1、课程设计目的与任务《微电子器件与工艺课程设计》是有关微电子器件和工艺知识的综合应用的课程，使我们系统的掌握半导体器件，集成电路，半导体材料及工艺的有关知识的必不可少的重要环节。
目的是使我们在熟悉晶体管基本理论和制造工艺的基础上，掌握晶体管的设计方法。
要求我们根据给定的晶体管电学参数的设计指标，完成晶体管的纵向结构参数设计→晶体管的图形结构设计→材料参数的选取和设计等设计过程的训练，为从事微电子器件设计、集成电路设计打下必要的基础。
2、课程设计的基本内容 2.1 pnp 双极型晶体管的设计设计一个均匀掺杂的pnp 型双极晶体管，使T=300K 时，β=120。
V CEO =15V,V CBO =80V.晶体管工作于小注入条件下，最大集电极电流为I C =5mA 。
设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响。
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微电子器件与工艺课程设计（编写人魏爱香何玉定）一、课程设计目的与任务《微电子器件与工艺课程设计》是继《微电子器件物理》、《微电子器件工艺》和《半导体物理》理论课之后开出的有关微电子器件和工艺知识的综合应用的课程，是使学生系统的掌握半导体器件，集成电路，半导体材料及工艺的有关知识的必不可少的重要环节。
其目的是使学生在熟悉晶体管基本理论和制造工艺的基础上，掌握晶体管的设计方法。
要求学生根据给定的晶体管电学参数的设计指标，完成晶体管的纵向结构参数设计→晶体管的图形结构设计→材料参数的选取和设计→制定实施工艺方案 晶体管各参数的检测方法等设计过程的训练，为从事微电子器件设计、集成电路设计打下必要的基础，二、课程设计时间2周。
三、课程设计的教学要求本课程设计采用集中讲授（讲授设计的原则、方法和要求）和分散指导相结合的教学方式，学生主要完成晶体管各参数的设计和工艺方案的制定。
在后续的《生产实习》教学环节中，学生主要完成晶体管的生产制备过程。
四、课程设计的基本内容学生按给定的题目进行设计，题目的难度要保证中等水平的学生在教师的指导下在两周内能独立完成设计任务。
设计主要内容：1．了解晶体管设计的一般步骤和设计原则2．根据设计指标选取材料，确定材料参数，如发射区掺杂浓度N E, 基区掺杂浓度N B, 集电区掺杂浓度N C, 根据各区的掺杂浓度确定少子的扩散系数，迁移率，扩散长度和寿命等。
3．根据主要参数的设计指标确定器件的纵向结构参数，如集电区厚度W c，基本宽度W b，发射极宽度W e和扩散结深X jc, 发射结结深等。
4．根据结深确定氧化层的厚度，氧化温度和氧化时间；杂质预扩散和再扩散的扩散温度和扩散时间5．根据设计指标确定器件的图形结构，设计器件的图形尺寸，绘制出基区、发射区和金属接触孔的光刻版图。
6．根据现有工艺条件，制定详细的工艺实施方案。
五、设计报告1．报告内容重点写设计过程各参数的主要依据和结果，最后进行工艺流程的总结，要求画出各工艺流程图，标明主要工艺参数，如基区再扩散，标明扩散温度、扩散时间、最后的结深。
2．要求条理清楚，语言流畅、图表规范。
六、设计的进度1.课程设计时间为两周；七、参考教材1．《半导体器件基础》Robert F. Pierret著，黄如译，电子工业出版社，2004. 2．《半导体物理与器件》赵毅强等译，电子工业出版社，2005年.3．《硅集成电路工艺基础》，关旭东编著，北京大学出版社，2005年.《微电子器件与工艺》课程设计指导书晶体管的设计是有关晶体管物理知识的综合应用。
晶体管的基本理论只能反映晶体管内部的基本规律，而且这些规律往往是基于很多假设，并忽略了很多次要因素的情况下得到的，如工艺因素的影响，半导体材料的影响及杂质浓度的具体分布形式等。
因此，在进行晶体管设计时必须从生产实践中总结出经验数据与基本的理论结合起来，经过多次反复，才能得到切实可行的设计方案。
同时，对有志从事半导体器件以及集成电路有关工作的工程技术人员来说，要系统的掌握半导体器件，集成电路，半导体材料及工艺的有关知识，晶体管设计也是必不可少的重要环节。
一、晶体管设计的一般方法晶体管设计过程，实际上就是根据现有的工艺水平，材料水平，设计水平和手段以及所掌握的晶体管的有关基本理论，将用户提出的或预期要得到的技术指标或功能要求，变成一个可实施的具体方案的过程。
因此，设计者必须对当前所能获取的半导体材料的有关参数和工艺参数有充分的了解，并弄清晶体管的性能指标参数与材料参数，工艺参数和器件几何结构参数之间的相互关系，才可能得到设计所提出的要求。
但是晶体管的种类繁多，性能指标要求也就千差万别，因此要将各类晶体管的设计都要讲清楚是很难的，所以我们只能简单介绍一下晶体管设计的一般步骤和基本原则。
1．晶体管设计的一般步骤晶体管设计可大致按下列步骤进行：第一，根据预期指标要求选定主要电学参数，确定主要电学参数的设计指标。
第二，根据设计指标的要求，了解同类产品的现有水平和工艺条件，结合设计指标和生产经验进行初步设计，设计内容包括以下几个方面：（1）根据主要参数的设计指标确定器件的纵向结构参数，如集电区厚度W c，基本宽度W b和扩散结深X j等。
（2）根据设计指标确定器件的图形结构，设计器件的图形尺寸，绘制出光刻版图。
（3）根据设计指标选取材料，确定材料参数，如电阻率 ，位错，寿命，晶向等。
（4）根据现有工艺条件，制定实施工艺方案。
（5）根据晶体管的类型进行热学设计，选择分装形式，选用合适的管壳和散热方式等。
第三，根据初步设计方案，对晶体管的电学验算，并在此基础上对设计方案进行综合调整和修改。
第四，根据初步设计方案进行小批测量试制，暴露问题，解决矛盾，修改和完善设计方案。
2．晶体管设计的基本原则（1）全面权衡各电学参数间的关系，确定主要电学参数尽管晶体管的电学参数很多，但对于一类型的晶体管，其主要电学参数却只有几个，如对高频大功率管，主要的电学参数是f T，BV CBO，P CM和I CM等；而高速开关管的主要电学参数则为t o n，t off，U BES和U CES。
因此，在进行设计时，必须全面权衡各电学参数间的关系，正确处理各参数间的矛盾。
找出器件的主要电学参数，根据主要电学参数指标进行设计，然后再根据生产实践中取得的经验进行适当调整，以满足其他电学参数的要求。
（2）正确处理设计指标和工艺条件之间的矛盾，确定合适的工艺实施方案。
任何一个好的设计方案都必须通过合适的工艺才能实现。
因此，在设计中必须正确处理设计指标和工艺条件之间的矛盾。
设计前必须了解工艺水平和设备精度，结合工艺水平进行合理设计。
（3）正确处理技术指标的经济指标间的关系设计中既要考虑高性能的技术指标，也要考虑经济效益。
否则，过高的追求高性能的技术指标，将使成本过高。
同时，在满足设计指标的前提下，尽可能降低参数指标水准，便于降低对工艺的要求，提高产品成品率。
（4）在进行产品设计时，一定要考虑器件的稳定性和可靠性。
3．晶体管电学参数与结构、材料和工艺参数之间的关系由于晶体管的种类繁多，性能指标要求也各不相同，因此为了正确而又合理地设计晶体管，设计者必须弄清晶体管的各项电学参数与材料参数，工艺参数和器件几何结构参数之间的相互关系。
双极晶体管的电学参数可分为直流参数，交流参数和极限参数三大类。
下面将电学参数按三大类进行汇总，在括号内指出与它有关的主要参数。
A、直流参数（1）共发射极电流放大系数β：主要与W b，N B ,N E有关。
（2）反向饱和电流I CBO 、I CEO和I EBO：主要与寿命τ，空间电荷区宽度有关。
（3）饱和压降V CES：主要与r b(W b N B l e s e)和r cs(N C W C A C)有关。
（4）输入正向压降V BES：主要与r b(W b ，N B，l e，s e)有关。
B、交流参数（1）特征频率f T：由传输延迟时间τec决定，还与A e ,τb(W b N b)，τC(A C，N C)和τd(N C)有关。
（2）功率增益G P：主要由f T ，C C(A C，A pad)和r b(W b ,N B,L e s e)决定。
（3）开关时间t on 和t off：主要与A e,A C 基区和集电区少子寿命τ和集电区厚度W C。
（4）噪声系数N F：N F主要由r b和f T决定。
C、极限参数（1）击穿电压：BV CEO和BV CBO主要由N C，W C和X jc决定；BV EBO主要由发射结边界的基区表面浓度决定。
（2）集电极最大电流I CM：与发射极总周长L E 、集电区杂质浓度N C有关，或与W B 、N B有关。
（3）最大耗散功率P CM：主要与热电阻R T (基区面积A b 芯片厚度t)有关。
总之，晶体管的各电学参数之间是相互关联的，而且电学参数随结构参数的变化关系也相当复杂，甚至出现相互矛盾的情况。
表1列出了几个主要电学参数与结构材料参数间的关系。
例如，N C增加，I CM增大，但BV CBO将降低。
因此，在设计中必须正确处理各参数间的关系。
二、晶体管的纵向设计通常提到的晶体管是指纵向的晶体管，但在集成电路的设计和制造中常常还会涉及到横向晶体管，因此我们下面只讨论纵向晶体管的设计；同时为了使设计思路清晰，在此只讨论一般晶体管的设计。
双极晶体管是由发射结和集电结两个PN结组成的，晶体管的纵向结构就是指在垂直于两个PN 结面上的结构，如图1所示。
因此，纵向结构设计的任务有两个：首先是选取纵向尺寸，即决定衬底厚度W t 、集电区厚度W C 、 基区厚度W B 、 扩散结深X je 和X jc 等；其次是确定纵向杂质浓度和杂质分布，即确定集电区杂质浓度N C 、 衬底杂质浓度N sub 、 表面浓度N ES, N BS 以及基区杂质浓度分布N B (χ) 等，并将上述参数转换成生产中的工艺控制参数。
纵向结构尺寸与杂质分布确定下来后，就可制定实施工艺方案了。
通常纵向结构尺寸与杂质分布是相互关联的，因此在选择纵向几何尺寸和杂质分布参数时，往往需要同时考虑，交叉进行。
下面分别加以介绍。
图1 晶体管的纵向结构及晶体管的杂质分布1、集电区杂质浓度或电阻率的选择原则集电区电阻率的最小值主要由击穿电压决定，最大值受集电区串联电阻r cs 的限制。
在晶体管的电学参数中，特征频率f T 、饱和压降V CES 、最大集电极电流I CM 、 击穿电压都与集电区的掺杂浓度有关。
而且上述参数对集电区掺杂浓度的要求相互矛盾。
例如，提高击穿电压要求集电区具有高的电阻率ρC ,而增大I CM 、降低V CES 和提高f T 却希望集电区具有较低的电阻率。
对上述参数进行仔细分析后可发现，上述参数中，只有击穿电压主要由集电区电阻率决定。
因此，集电区电阻率的最小值由击穿电压决定，在满足击穿电压要求的前提下，尽量降低电阻率，并适当调整其他参量，以满足其他电学参数的要求。
对于击穿电压较高的器件，在接近雪崩击穿时，集电结空间电荷区已扩展至均匀掺杂的外延层。
因此，当集电结上的偏置电压接近击穿电压V 时，集电结可用突变结近似，对于Si 器件击穿电压为4313106-⨯=）（BC B N V ， 由此可得集电区杂质浓度为34133413)1106106CEOn CBO C BV BV N β+⨯=⨯=（）（ （1）2、集电区厚度W C 的选择原则（1）集电区厚度的最小值集电区厚度的最小值由击穿电压决定。
通常为了满足击穿电压的要求，集电区厚度W C 必须大于击穿电压时的耗尽层宽度，即W C >X mB （X Mb 是集电区临界击穿时的耗尽层宽度）。
对于高压器件，在击穿电压附近，集电结可用突变结耗尽层近似，因而 210]2[CCBO S mB C qN BV X W εε=〉 （2） 可见，为了提高击穿电压，改善二次击穿特性，希望集电区厚度W C 厚一些好。