《微电子技术基础》课程设计

13
题目五： 题目五：高反压功率晶体管的设计 设计指标要求： 一、设计指标要求：
设计一个高反压功率晶体管，要求满足如下特性指标： 设计一个高反压功率晶体管，要求满足如下特性指标： 击穿电压BV 击穿电压 CBO≥1500V（IC=5mA）， （ ）， 饱和压降V 饱和压降 CES＜2.0V (IC=2.5A，hFE=15，IB1=0.8A)； ， ， ； 耗散功率P 耗散功率 CM≥50W， ， 最大集电极电流I 最大集电极电流 CM=3A， ， 直流放大倍数β 直流放大倍数βDC≥10(VCC=10V，IC=1.5A)； ， ； 工作频率f 工作频率 T=20MHz 设计内容要求： 设计内容要求： 1、根据设计要求设计其纵向，横向参数； 、根据设计要求设计其纵向，横向参数； 2、分析该晶体管的制作工艺，确定其杂质分布 ； 、分析该晶体管的制作工艺， 制作工艺 3、确定其发射极图形，绘制版图 可利用 、确定其发射极图形，绘制版图(可利用 软件)。 版图 可利用L-EDIT软件 。 软件
14
题目六：功率开关晶体管的设计 题目六： 一、设计指标要求： 设计指标要求：
设计一个功率开关晶体管，要求满足如下特性指标： 设计一个功率开关晶体管，要求满足如下特性指标： ICM≤3A，ton＜1µs，tf＜1µs，ts＜0.5µs， ， µ， µ， µ， VCE(sat)＜2V；β=18, ； BVCEO=200 V, Vcc=5 V, Ib1=200 mA, Ib2=160 mA,τ=0.5 µs 设计内容要求： 设计内容要求： 1、根据上述设计指标进行纵向、横向结构参数设计； 、根据上述设计指标进行纵向、横向结构参数设计； 2、分析该晶体管的制造工艺，确定其杂质分布 ； 、分析该晶体管的制造工艺， 3、确定其发射极图形，绘制版图 可利用 、确定其发射极图形，绘制版图(可利用 软件)。 版图 可利用L-EDIT软件 。 软件
以内容1 以内容1、2、3a)、4 以内容1、2、3b)、4 3a)、 以内容1 3b)、 为主； 为主； 为主； 为主； 3b)、3c)项选做 3b)、3c)项选做 3a)、3c)项选做 3a)、3c)项选做
[1] [美]尼曼（Neamen,D.A.）著，赵毅强 等译，《半导体物理与 尼曼（ 等译， 美 尼曼 ） 器件(第3版)》 电子工业出版社， 器件(第3版)》，电子工业出版社，2005 [2] 黄如，王漪等译《半导体器件基础》， 黄如，王漪等译《半导体器件基础》 张屏英， 晶体管原理》 科学技术出版社， 章 参考 [3] 张屏英，周佑谟编 《晶体管原理》，科学技术出版社，第9章 关旭东编， 硅集成电路工艺基础》 陈贵灿， 关旭东编 陈贵灿 邵志标等编， 资料 [5]关旭东编，《硅集成电路工艺基础》 [4]陈贵灿，邵志标等编， [6] 李乃平主编，《微电子器件工艺》 李乃平主编， 微电子器件工艺》 集成电路设计》 《CMOS集成电路设计》 集成电路设计 [7] 夏海良，张安康等编，《半导体器件 [5]关旭东编，《硅集成 夏海良，张安康等编， 关旭东编， 关旭东编 制造工艺》 电路工艺基础》 制造工艺》 电路工艺基础》
5
题目二：NMOS-Ⅱ芯片的设计 题目二：NMOS一、设计指标要求： 设计指标要求：
设计一个n沟多晶硅栅 设计一个 沟多晶硅栅MOSFET，源极与衬底之间短路，要 沟多晶硅栅 ，源极与衬底之间短路， 求满足如下指标： 求满足如下指标： 阈值电压V 漏极饱和电流I 阈值电压 Tn=1V, 漏极饱和电流 Dsat≥3mA, 漏源饱和电压V 漏源饱和电压 Dsat≤5V，漏源击穿电压 DS=40V, ，漏源击穿电压BV 栅源击穿电压BV 跨导g 栅源击穿电压 GS=45V, 跨导 m≥1mS, 截止频率 fmax≥1GHz（设迁移率 n=600cm2/V·s） （ 迁移率µ ） 设计内容要求： 设计内容要求： 1、根据上述设计指标进行纵向、横向结构参数设计； 、根据上述设计指标进行纵向、横向结构参数设计； 2、分析该晶体管的制造工艺； 、分析该晶体管的制造工艺； 3、确定栅、源、漏图形，绘制版图 可利用 、确定栅、 软件)。 漏图形，绘制版图(可利用 版图 可利用L-EDIT软件 。 软件
15
二、设计内容： 设计内容：
1. 根据特性指标要求设计双极晶体管芯片的结构参数，并验证； 根据特性指标要求设计双极晶体管芯片的结构参数，并验证； 2. 确定双极晶体管芯片的工艺流程，画出每步对应的剖面图； 确定双极晶体管芯片的工艺流程，画出每步对应的剖面图； 3. 根据结构参数要求设计双极晶体管芯片的工艺参数，并验证； 根据结构参数要求设计双极晶体管芯片的工艺参数，并验证； 选做其中一项） （选做其中一项） a)掺杂工艺参数计算：分析、设计实现基区、发射区掺杂的工艺 a)掺杂工艺参数计算 分析、设计实现基区、 掺杂工艺参数计算： 方法和工艺条件（给出具体温度、时间或剂量、能量等）， ），并进 方法和工艺条件（给出具体温度、时间或剂量、能量等），并进 行掩蔽氧化膜厚度的验证； 行掩蔽氧化膜厚度的验证； b) 薄膜制备工艺参数计算：分析、设计实现场基区掩蔽氧化、发 薄膜制备工艺参数计算：分析、设计实现场基区掩蔽氧化、 射区掩蔽氧化膜等的工艺方法和工艺条件（给出具体温度、 射区掩蔽氧化膜等的工艺方法和工艺条件（给出具体温度、时间 ），并进行掩蔽有效性等验证 并进行掩蔽有效性等验证； 等），并进行掩蔽有效性等验证； c) 分析芯片工艺流程及其光刻工艺，画出整套光刻版示意图； 分析芯片工艺流程及其光刻工艺，画出整套光刻版示意图； 4. 给出双极晶体管芯片制作的工艺实施方案（包括工艺流程、方 给出双极晶体管芯片制作的工艺实施方案（包括工艺流程、 条件、结果）。 必做） ）。（ 法、条件、结果）。（必做）
设计内容要求： 设计内容要求： 1、根据上述设计指标进行纵向、横向结构参数设计； 、根据上述设计指标进行纵向、横向结构参数设计； 2、分析该晶体管的制造工艺； 、分析该晶体管的制造工艺； 3、确定栅、源、漏图形，绘制版图 可利用 、确定栅、 软件)。 漏图形，绘制版图(可利用 版图 可利用L-EDIT软件 。 软件
9
例1：N MOS芯片工艺流程剖面图 MOS芯片工艺流程剖面图
VT调整
10

11
常见的MOSFET栅、源、漏图形 栅 常见的
栅-源之间的 源之间的 隔离部分
栅-源之间的 源之间的 隔离部分
12
题目四： 题目四：超高频功率晶体管的设计 一、设计指标要求： 设计指标要求：
设计一个超高频功率晶体管，要求满足如下特性指标： 设计一个超高频功率晶体管，要求满足如下特性指标： 工作频率f=400MHz， ， 工作频率 电源电压U 电源电压 cc=60V, 输出功率P 转换效率η 输出功率 o=30W, 转换效率η=40% 功率增益GP=5dB, 功率增益 放大倍数h 放大倍数 FE=10, 设计内容要求： 设计内容要求： 1、根据上述设计指标进行纵向、横向结构设计； 、根据上述设计指标进行纵向、横向结构设计； 2、分析该晶体管的制作工艺，确定其杂质分布 ； 、分析该晶体管的制作工艺， 制作工艺 3、确定其发射极图形，绘制版图 可利用 、确定其发射极图形，绘制版图(可利用 软件)。 版图 可利用L-EDIT软件 。 软件
7
二、设计内容： 设计内容：
1. 根据特性指标要求设计NMOS-Ⅰ芯片的结构参数，并验证； 根据特性指标要求设计NMOS- 芯片的结构参数，并验证； 2. 确定NMOS-Ⅰ芯片的工艺流程，画出每步对应的剖面图； 确定NMOS- 芯片的工艺流程，画出每步对应的剖面图； 3. 根据结构参数要求设计NMOS-Ⅰ芯片的工艺参数，并验证； 根据结构参数要求设计NMOS- 芯片的工艺参数，并验证； 选做其中一项） （选做其中一项） a)掺杂工艺参数计算：分析、设计实现NMOS源漏区、多晶硅 a)掺杂工艺参数计算 分析、设计实现NMOS源漏区 掺杂工艺参数计算： 源漏区、 栅掺杂、阈值电压调整的工艺方法和工艺条件（ 栅掺杂、阈值电压调整的工艺方法和工艺条件（给出具体温度 时间或剂量、能量等），并进行掩蔽氧化膜厚度、 ），并进行掩蔽氧化膜厚度 、时间或剂量、能量等），并进行掩蔽氧化膜厚度、多晶硅栅 厚度的验证； 厚度的验证； b) 薄膜制备工艺参数计算：分析、设计实现场氧化、栅氧化层 薄膜制备工艺参数计算：分析、设计实现场氧化、 多晶硅栅层或掩蔽氧化膜、 、多晶硅栅层或掩蔽氧化膜、钝化层等的工艺方法和工艺条件 给出具体温度、时间或流量、速度等）， ），并进行掩蔽有效性 （给出具体温度、时间或流量、速度等），并进行掩蔽有效性 等验证； 等验证； c) 分析芯片工艺流程及其光刻工艺，画出整套光刻版示意图； 分析芯片工艺流程及其光刻工艺，画出整套光刻版示意图； 4. 给出N MOS-Ⅰ芯片制作的工艺实施方案（包括工艺流程、 给出N MOS- 芯片制作的工艺实施方案（包括工艺流程、 方法、条件、结果）。 必做） ）。（ 方法、条件、结果）。（必做）
8
三、MOS晶体管芯片设计任务分配 MOS晶体管芯片 晶体管芯片设计任务分配
共三个题目，共分为三大组 共三个题目， 组别 具体 任务
(1)小组（ (1)小组（3人） 小组 (2)小组（ (2)小组（3人） 小组 (3)小组（2~3人 (3)小组（2~3人） 小组 以内容1 以内容1、2、3c)、4 3c)、 为主； 为主； 3a)、3b)项选做 3a)、3b)项选做
2
一、设计目的与要求： 设计目的与要求：
1. 全面掌握《微电子技术基础》课程的内容，加深对双 全面掌握《微电子技术基础》课程的内容， 极型晶体管和MOS晶体管设计与制造工艺的理解 晶体管设计与制造工艺的理解， 极型晶体管和MOS晶体管设计与制造工艺的理解， 学会利用专业理论知识来设计和分析半导体器件及其 制造工艺。 制造工艺。 2. 学会半导体芯片的分析和设计优化方法，及其制造的 学会半导体芯片的分析和设计优化方法， 工艺条件、工艺参数及实施方案的确定方法。 工艺条件、工艺参数及实施方案的确定方法。 3. 培养学生独立分析和解决实际的设计及工艺问题的能 力。 4. 培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治 培养学生的团队协作精神、创新意识、 学态度和严谨求实的工作作风。 学态度和严谨求实的工作作风。