《微电子技术基础》课程设计PPT课件.ppt

1 微电子技术基础 课程设计 专业 微电子学时间 第十八周 40学时 指导老师 王彩琳 2009年 春 2 主要内容 一 设计目的与要求 二 设计任务要求 四 报告基本格式规范要求 三 实施步骤 五 考核方法 六 参考资料 3 全面掌握 微电子技术基础 课程的内容 加深对双极型晶体管和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 学会半导体芯片的分析和设计优化方法 及其制造的工艺条件 工艺参数及实施方案的确定方法 培养学生独立分析和解决实际的设计及工艺问题的能力 培养学生的团队协作精神 创新意识 严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风 一 设计目的与要求 4 根据给定芯片特性指标 具体设计任务详见 微电子技术基础课程设计任务书 二 设计任务要求 设计芯片结构参数 工艺分析 确定芯片工艺流程 并分析各个区域的形成的工艺方法及其条件 给出杂质分布和工艺实施方案 5 题目一 NMOS 芯片的设计 一 设计指标要求 设计一个n沟多晶硅栅MOSFET 源极与衬底之间短路 要求满足如下指标 阈值电压VTn 0 5V 漏极饱和电流IDsat 1mA 漏源饱和电压VDsat 3V 漏源击穿电压BVDS 35V 栅源击穿电压BVGS 30V 跨导gm 2mS 截止频率fmax 3GHz 设迁移率 n 600cm2 V s 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 2 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L EDIT软件 6 题目二 NMOS 芯片的设计 一 设计指标要求 设计一个n沟多晶硅栅MOSFET 源极与衬底之间短路 要求满足如下指标 阈值电压VTn 1V 漏极饱和电流IDsat 3mA 漏源饱和电压VDsat 5V 漏源击穿电压BVDS 40V 栅源击穿电压BVGS 45V 跨导gm 1mS 截止频率fmax 1GHz 设迁移率 n 600cm2 V s 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 2 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L EDIT软件 7 题目三 PMOS 芯片的设计 一 设计指标要求 设计一个p沟多晶硅栅MOSFET 源极与衬底之间短路 要求满足如下指标 阈值电压VTp 1V 漏极饱和电流IDsat 1mA 漏源饱和电压VDsat 3V 漏源击穿电压BVDS 35V 栅源击穿电压BVGS 45V 跨导gm 0 5mS 截止频率fmax 1GHz 设迁移率 p 220cm2 V s 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 2 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L EDIT软件 8 根据特性指标要求设计NMOS 芯片的结构参数 并验证 确定NMOS 芯片的工艺流程 画出每步对应的剖面图 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 掺杂工艺参数计算 分析 设计实现NMOS源漏区 多晶硅栅掺杂 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 多晶硅栅厚度的验证 薄膜制备工艺参数计算 分析 设计实现场氧化 栅氧化层 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 并进行掩蔽有效性等验证 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NMOS 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 二 设计内容 9 三 MOS晶体管芯片设计任务分配 共三个题目 共分为三大组 10 例1 NMOS芯片工艺流程剖面图 VT调整 11 12 常见的MOSFET栅 源 漏图形 栅 源之间的隔离部分 栅 源之间的隔离部分 13 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 电源电压Ucc 60V 输出功率Po 30W 转换效率 40 功率增益GP 5dB 放大倍数hFE 10 题目四 超高频功率晶体管的设计 一 设计指标要求 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 2 分析该晶体管的制作工艺 确定其杂质分布 3 确定其发射极图形 绘制版图 可利用L EDIT软件 14 题目五 高反压功率晶体管的设计 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 击穿电压BVCBO 1500V IC 5mA 饱和压降VCES 2 0V IC 2 5A hFE 15 IB1 0 8A 耗散功率PCM 50W 最大集电极电流ICM 3A 直流放大倍数 DC 10 VCC 10V IC 1 5A 工作频率fT 20MHz 设计内容要求 1 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 3 确定其发射极图形 绘制版图 可利用L EDIT软件 15 设计一个功率开关晶体管 要求满足如下特性指标 ICM 3A ton 1 s tf 1 s ts 0 5 s VCE sat 2V 18 BVCEO 200V Vcc 5V Ib1 200mA Ib2 160mA 0 5 s 题目六 功率开关晶体管的设计 一 设计指标要求 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 2 分析该晶体管的制造工艺 确定其杂质分布 3 确定其发射极图形 绘制版图 可利用L EDIT软件 16 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 确定双极晶体管芯片的工艺流程 画出每步对应的剖面图 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 掺杂工艺参数计算 分析 设计实现基区 发射区掺杂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的验证 薄膜制备工艺参数计算 分析 设计实现场基区掩蔽氧化 发射区掩蔽氧化膜等的工艺方法和工艺条件 给出具体温度 时间等 并进行掩蔽有效性等验证 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 方法 条件 结果 必做 二 设计内容 17 三 双极晶体管芯片设计任务分配 共三个题目 共分为三大组 18 例2 双极晶体管芯片 1 外延工艺 2 三重扩散工艺 19 杂质分布 20 环形结构 双极晶体管芯片基 射极图形 21 梳状结构 树状结构 22 覆盖结构 23 网络结构 24 在设计过程中 为保证在有限的时间内能顺利完成任务 可按以下步骤 了解题目内容 详细分析题目的具体要求 总体设计 分析影响半导体器件各项特性的关键结构参数及其相互制约关系 根据特性设计指标确定相应的结构参数 并进行验证 初步确定其工艺流程 选择适当的工艺实现方法 分析前后道工艺之间的影响 确定满足设计结构参数所对应的最佳工艺条件 给出最终的工艺实施方案 编写课程设计报告 总结设计中的体会或收获 三 实施步骤 25 内容包括 封面 包括题目 院系 专业班级 学生学号 学生姓名 指导教师姓名 职称 起止时间等 设计任务及评语目录课程设计正文 设计计算说明书 研究报告等 参考字数 2000字 周参考文献 四 报告基本格式规范要求 课程设计报告可采用统一规范的稿纸书写 也可以用16K纸按照撰写规范单面打印 并装订成册 26 封面格式 微电子技术基础 课程设计报告题目 NMOS 芯片的设计院系 自动化与信息工程学院专业班级 微电061 微电062学生学号 学生姓名 指导教师姓名 王彩琳职称 副教授起止时间 2009 6 21 2009 6 26 27 一 设计要求 1二 设计方案与设计步骤 2三 工艺流程分析 5四 结果分析与参数汇总 8五 工艺实施方案 10六 总结 15 目录 28 正文内容大致按如下步骤编写 一 设计要求二 设计方案 步骤 详细 三 结果分析与参数汇总 四 工艺流程分析 要求画出工艺流程剖面图 五 工艺实施方案 包括工艺流程和方法 条件 给出总的掺杂分布 六 总结 设计体会 正文格式 29 期刊类 序号 作者1 作者2 作者n 文章名 期刊名 版本 出版年 卷次 期次 页次 图书类 序号 作者1 作者2 作者n 书名 版本 出版地 出版社 出版年 页次 参考资料格式 例 1 美 donalda neamen著 赵毅强 姚素英 谢晓东等译 半导体物理与器件 第3版 北京 电子工业出版社 2005 30 30 考核方法与评分标准按以下三个方面要求 1 写一份设计报告 40分 内容要求如下 设计题目与要求 2分 设计过程 15分 工艺流程分析 5分 结果分析 验证 10分 参数汇总 工艺实施方案 5分 设计体会或存在问题 3分 2 验收回答问题 50分 3 平时考勤和答疑时的提问情况 10分 验收时间 周五上午9 00验收形式 先交报告 再回答问题 五 考核方法 31 1 美 尼曼 Neamen D A 著 赵毅强等译 半导体物理与器件 第3版 北京 电子工业出版社 2005 2 刘树林 张华曹 柴常春等编著 半导体器件物理 北京 电子工业出版社2007 3 张屏英 周佑谟编 晶体管原理 上海 上海科学技术出版社 1985 第9章 4 陈贵灿 邵志标等编