1、 0所以，xmin 4.6 DSiO2t 4.6 .6 10 15 1683 1.462 10 5cm 1462 A0考慮到生產實際情況，基區氧化層厚度取為7000A。發射區再擴散的時間PNF基區的磷再擴散的溫度這里取 1170C,即卩1443K,貝UDD0 e)p(kT)0.76 eXP( 8.614 103.4)6.3144310 13cm2/s由于預擴散的結深很淺，可將它忽略，故,Xje X.再擴3.5由再擴散結深公式: CsX 再擴 2 Dt ln ST Cb5而且CSQDt ，CBNB 6.814 1016cm故可整理為:X2再擴4Dt lnCb M Dttlnt 2t lnCb J

2、 DX 2再擴02D即 tln t 2t ln2.4 10156.814 10163.14 6.3 10 1302 6.3 10 13經過化簡得:t lnt 20.26t972220解得基區再擴散的時間：t=8700s=氧化時間的計算基區氧化時間0由前面得出基區氧化層厚度是6000A，可以采用干氧一濕氧一干氧的工藝0將6000A的氧化層的分配成如下的比例進行氧化工藝：干氧：濕氧：干氧=1: 4: 10 0 0即先干氧1000a ()，再濕氧4000A ()，再干氧1000A ()取干氧和濕氧的氧化溫度為1200C,由圖7可得出：0干氧氧化1000 A的氧化層厚度需要的時間為：ti 0.34h

3、20.4min0濕氧氧化4000A的氧化層厚度需要的時間為：t2 0.27h 16.2min所以，基區總的氧化時間為：t 2ti t2 2 20.4 16.2 57min圖7氧化時間與氧化厚度的關系圖發射區氧化時間0由前面得出發射區氧化層厚度是7000 A，可以采用干氧一濕氧一干氧的工0藝,將7000 A的氧化層的分配成如下的比例進行氧化工藝：干氧：濕氧：干氧=1: 5： 10 0 0即先干氧1000a (),再濕氧5000A (),再干氧1000A ()取干氧和濕氧的氧化溫度為1200C,由圖7可得出：0干氧氧化1000A的氧化層厚度需要的時間為：t1 0.34h 20.4min0濕氧氧化5

4、000A的氧化層厚度需要的時間為：t2 0.4h 24min所以，發射區總的氧化時間為：t 2t1 t2 2 20.4 24 64.8min&設計參數總結米用外延硅片，其襯底的電阻率為 7 ?cm的P型硅，選取111晶向相關參數集電區C基區B發射區E各區雜質濃度NX cm 3156.814 10166.814 10186.814 10少子遷移率 x cm2 /V s1300330150少子擴散系數DX cm2 /s電阻率 X?cm少子壽命X s3.5 10 69 10 71.1 10 6擴散長度Lx cm1.09 10 22.78 10 32.07 10 3結深/W( m)Xjc 7 mWb3

5、.5 mXje 3.5 m面積（m2）1200600100擴散溫度C）和時間s預擴散/1080C ,950C , 1683再擴散/1200C ,90501170C ,87000氧化層厚度（A）/60007000氧化時間/先干氧氧化分鐘， 后濕氧氧化分鐘， 再干氧氧化分鐘， 共氧化57分鐘。先干氧氧化分 鐘，后濕氧氧化 24分鐘，再干氧 氧化分鐘，共氧 化分鐘表2設計參數總表7、工藝流程圖PNP晶體管生產總的工藝流程圖如下8、生產工藝流程硅片清洗1.清洗原理：a. 表面活性劑的增溶作用：表面活性劑濃度大于臨界膠束濃度時會在水溶液中形成膠束，能使不溶或微溶于水的有機物的溶解度顯著增大。b. 表面活

6、性劑的潤濕作用：固-氣界面消失，形成固-液界面c. 起滲透作用；利用表面活性劑的潤濕性降低溶液的表面張力后，再由滲透劑的滲透作用將顆粒托起，包裹起來。具有極強滲透力的活性劑分子可深入硅片表 面與吸附物之間，起劈開的作用，活性劑分子將顆粒托起并吸附于硅片表面上， 降低表面能。顆粒周圍也吸附一層活性劑分子，防止顆粒再沉積。通過對污染物進行化學腐蝕、物理滲透和機械作用，達到清洗硅片的目的。硅片清洗液是指能夠除去硅片表面沾污物的化學試劑或幾種化學試劑配制的 混合液。常用硅片清洗液有：名稱配方使用條件作用I號洗液NH4OH:HQ:H2O=1:1:5 f 1:2:780 5C10mi n去油脂 去光刻膠殘

7、膜 去金屬離子 去金屬原子U號洗液HCIHQHO =1:1:6 f 1:2:880 5C10mi n去金屬離子去金屬原子川號洗液H2SO:H2Q=3:1120 10C1015mi n去油、去臘去金屬離子去金屬原子氧化工藝氧化原理二氧化硅能夠緊緊地依附在硅襯底表面，具有極穩定的化學性和電絕緣性， 因此，二氧化硅可以用來作為器件的保護層和鈍化層，以及電性能的隔離、絕緣材料和電容器的介質膜。二氧化硅的另一個重要性質，對某些雜質（如硼、磷、砷等）起到掩蔽作用， 從而可以選擇擴散；正是利用這一性質，并結合光刻和擴散工藝，才發展起來平 面工藝和超大規模集成電路。制備二氧化硅的方法很多，但熱氧化制備的二氧化

8、硅掩蔽能力最強， 是集成 電路工藝最重要的工藝之一。由于熱生長制造工藝設備簡單，操作方便，SiO2膜較致密，所以采用熱氧化二氧化硅制備工藝。熱生長的方法是將硅片放入高溫爐內，在氧氣氛中使硅片表面在氧化物質作 用下生長SiO2薄層，氧化氣氛可為水汽，濕氧或干氧。實驗表明，水汽氧化法： 生長速率最快，但生成的SiO2層結構疏松，表面有斑點和缺陷，含水量多，對 雜質特別是磷的掩蔽以力較差，所以在器件生產上都不采用水汽氧化法。（1）干氧法：生長速率最慢，但生成的SiO2膜結構致密，干燥，均勻性和 重復性好，掩蔽能力強，鈍化效果好，SiO2膜表面與光刻膠接觸良好，光刻時不 易浮膠。（2）濕氧法:生長速率

9、介于前兩者之間，生長速率可通過爐溫或水浴溫度進 行調整。使用靈活性大，濕氧法生長的 SiO2膜，雖然致密性略差于干氧法生長 的SiO2膜，但其掩蔽能力和鈍化效果都能滿足一般器件生產的要求，較突出的 弱點是SiO2表面與光刻膠接觸不良，光刻時容易產生浮膠。生產中采用取長補 短的方法，充分利用濕氧和干氧的優點，采用干氧一濕氧一干氧交替的方法。根據迪爾和格羅夫模型，熱氧化過程須經歷如下過程：（1）氧化劑從氣體內部以擴散形式穿過滯流層運動到SiO2-氣體界面，其流密度用F1表示，流密度定義為單位時間通過單位面積的粒子數。(2) 氧化劑以擴散方式穿過SiO2層(忽略漂移的影響)，到過 SiO2-Si界面

10、， 其流密度用F2表示。(3) 氧化劑在Si表面與Si反應生成SiO2，流密度用F3表示。(4) 反應的副產物離開界面。氧化的致密性和氧化層厚度與氧化氣氛 (氧氣、水氣)、溫度和氣壓有密切關系。 應用于集成電路掩蔽的熱氧化工藝一般采用干氧濕氧干氧工藝制備。氧化工藝步驟(1 )開氧化爐，并將溫度設定倒750-850 C,開氧氣流量2升/分鐘；(2) 打開凈化臺，將清洗好的硅片裝入石英舟，然后，將石英舟推倒恒溫 區。并開始升溫；(3) 達到氧化溫度后，調整氧氣流量3升/分鐘，并開始計時，確定干氧時 間。在開始干氧的同時，將濕氧水壺加熱到 95-98 C。干氧完成后，立即開濕氧 流量計，立即進入濕氧

11、化。同時關閉干氧流量計，確定濕氧時間；(4) 濕氧完成，開干氧流量計，調整氧氣流量 3 升/分鐘，并開始計時，確 定干氧時間；(5) 干氧完成后，開氮氣流量計，調整氮氣流量 3升/分鐘，并開始降溫， 降溫時間30分鐘；(6) 將石英舟拉出，并在凈化臺內將硅片取出，同時，檢測氧化層表面狀 況和厚度；(7) 關氧化爐，關氣體。測量氧化層厚度測量厚度的方法很多，有雙光干涉法、電容一壓電法、橢圓偏振光法、腐蝕 法和比色法等。在精度不高時，可用比色法來簡單判斷厚度。比色法是利用不同 厚度的氧化膜在白光垂直照射下會呈現出不同顏色的干涉條紋，從而大致判斷氧化層的厚度。顏色氧化膜厚度氧化膜厚度氧化膜厚度氧化膜

12、厚度(埃)(埃)(埃)(埃)第一周期第二周期第三周期第四周期( 2)氧化劑以擴散方式穿過 SiO2 層(忽略漂移的影響)，到過 SiO2-Si 界面，其流密度用 F2 表示。(3)氧化劑在Si表面與Si反應生成SiO2，流密度用F3表示。( 4)反應的副產物離開界面。 氧化的致密性和氧化層厚度與氧化氣氛 (氧氣、水氣)、溫度和氣壓有密切關系。 應用于集成電路掩蔽的熱氧化工藝一般采用干氧濕氧干氧工藝制備。氧化工藝步驟(1 )開氧化爐，并將溫度設定倒750-850 C,開氧氣流量2升/分鐘；( 2)打開凈化臺，將清洗好的硅片裝入石英舟，然后，將石英舟推倒恒溫 區。并開始升溫；(3) 達到氧化溫度后

13、，調整氧氣流量 3 升/ 分鐘，并開始計時，確定干氧時 間。在開始干氧的同時，將濕氧水壺加熱到 95-98 C。干氧完成后，立即開濕氧 流量計，立即進入濕氧化。同時關閉干氧流量計，確定濕氧時間；(4) 濕氧完成，開干氧流量計，調整氧氣流量 3 升/ 分鐘，并開始計時，確 定干氧時間；(5) 干氧完成后，開氮氣流量計，調整氮氣流量 3 升/分鐘，并開始降溫， 降溫時間 30 分鐘；(6) 將石英舟拉出，并在凈化臺內將硅片取出，同時，檢測氧化層表面狀 況和厚度；( 7)關氧化爐，關氣體。測量氧化層厚度測量厚度的方法很多，有雙光干涉法、電容壓電法、橢圓偏振光法、腐蝕 法和比色法等。 在精度不高時，

14、可用比色法來簡單判斷厚度。 比色法是利用不同 厚度的氧化膜在白光垂直照射下會呈現出不同顏色的干涉條紋， 從而大致判斷氧 化層的厚度。顏色氧化膜厚度氧化膜厚度氧化膜厚度氧化膜厚度（埃）（埃）（埃）（埃）第一周期第二周期第三周期第四周期( 4)反應的副產物離開界面。 氧化的致密性和氧化層厚度與氧化氣氛 (氧氣、水氣)、溫度和氣壓有密切關系。 應用于集成電路掩蔽的熱氧化工藝一般采用干氧濕氧干氧工藝制備。氧化工藝步驟(1 )開氧化爐，并將溫度設定倒750-850 C,開氧氣流量2升/分鐘；( 2)打開凈化臺，將清洗好的硅片裝入石英舟，然后，將石英舟推倒恒溫 區。并開始升溫；(3) 達到氧化溫度后，調整

15、氧氣流量 3 升/分鐘，并開始計時，確定干氧時 間。在開始干氧的同時，將濕氧水壺加熱到 95-98 C。干氧完成后，立即開濕氧 流量計，立即進入濕氧化。同時關閉干氧流量計，確定濕氧時間；(4) 濕氧完成，開干氧流量計，調整氧氣流量 3升/分鐘，并開始計時，確 定干氧時間；(5) 干氧完成后，開氮氣流量計，調整氮氣流量 3 升/分鐘，并開始降溫， 降溫時間 30 分鐘；(6) 將石英舟拉出，并在凈化臺內將硅片取出，同時，檢測氧化層表面狀 況和厚度；( 7)關氧化爐，關氣體。測量氧化層厚度測量厚度的方法很多，有雙光干涉法、電容壓電法、橢圓偏振光法、腐蝕 法和比色法等。 在精度不高時， 可用比色法來

16、簡單判斷厚度。 比色法是利用不同 厚度的氧化膜在白光垂直照射下會呈現出不同顏色的干涉條紋， 從而大致判斷氧 化層的厚度。顏色氧化膜厚度氧化膜厚度氧化膜厚度氧化膜厚度（埃）（埃）（埃）（埃）第一周期第二周期第三周期第四周期( 4)反應的副產物離開界面。 氧化的致密性和氧化層厚度與氧化氣氛 (氧氣、水氣)、溫度和氣壓有密切關系。 應用于集成電路掩蔽的熱氧化工藝一般采用干氧濕氧干氧工藝制備。氧化工藝步驟(1 )開氧化爐，并將溫度設定倒750-850 C,開氧氣流量2升/分鐘；( 2)打開凈化臺，將清洗好的硅片裝入石英舟，然后，將石英舟推倒恒溫 區。并開始升溫；(3) 達到氧化溫度后，調整氧氣流量 3

17、 升/ 分鐘，并開始計時，確定干氧時 間。在開始干氧的同時，將濕氧水壺加熱到 95-98 C。干氧完成后，立即開濕氧 流量計，立即進入濕氧化。同時關閉干氧流量計，確定濕氧時間；(4) 濕氧完成，開干氧流量計，調整氧氣流量 3 升/ 分鐘，并開始計時，確 定干氧時間；(5) 干氧完成后，開氮氣流量計，調整氮氣流量 3 升/分鐘，并開始降溫， 降溫時間 30 分鐘；(6) 將石英舟拉出，并在凈化臺內將硅片取出，同時，檢測氧化層表面狀 況和厚度；( 7)關氧化爐，關氣體。測量氧化層厚度測量厚度的方法很多，有雙光干涉法、電容壓電法、橢圓偏振光法、腐蝕 法和比色法等。 在精度不高時， 可用比色法來簡單判

18、斷厚度。 比色法是利用不同 厚度的氧化膜在白光垂直照射下會呈現出不同顏色的干涉條紋， 從而大致判斷氧 化層的厚度。顏色氧化膜厚度氧化膜厚度氧化膜厚度氧化膜厚度（埃）（埃）（埃）（埃）第一周期第二周期第三周期第四周期( 4)反應的副產物離開界面。 氧化的致密性和氧化層厚度與氧化氣氛 (氧氣、水氣)、溫度和氣壓有密切關系。 應用于集成電路掩蔽的熱氧化工藝一般采用干氧濕氧干氧工藝制備。氧化工藝步驟(1 )開氧化爐，并將溫度設定倒750-850 C,開氧氣流量2升/分鐘；( 2)打開凈化臺，將清洗好的硅片裝入石英舟，然后，將石英舟推倒恒溫 區。并開始升溫；(3) 達到氧化溫度后，調整氧氣流量 3 升/

19、分鐘，并開始計時，確定干氧時 間。在開始干氧的同時，將濕氧水壺加熱到 95-98 C。干氧完成后，立即開濕氧 流量計，立即進入濕氧化。同時關閉干氧流量計，確定濕氧時間；(4) 濕氧完成，開干氧流量計，調整氧氣流量 3升/分鐘，并開始計時，確 定干氧時間；(5) 干氧完成后，開氮氣流量計，調整氮氣流量 3 升/分鐘，并開始降溫， 降溫時間 30 分鐘；(6) 將石英舟拉出，并在凈化臺內將硅片取出，同時，檢測氧化層表面狀 況和厚度；( 7)關氧化爐，關氣體。測量氧化層厚度測量厚度的方法很多，有雙光干涉法、電容壓電法、橢圓偏振光法、腐蝕 法和比色法等。 在精度不高時， 可用比色法來簡單判斷厚度。 比

20、色法是利用不同 厚度的氧化膜在白光垂直照射下會呈現出不同顏色的干涉條紋， 從而大致判斷氧 化層的厚度。顏色氧化膜厚度氧化膜厚度氧化膜厚度氧化膜厚度（埃）（埃）（埃）（埃）第一周期第二周期第三周期第四周期( 4)反應的副產物離開界面。 氧化的致密性和氧化層厚度與氧化氣氛 (氧氣、水氣)、溫度和氣壓有密切關系。 應用于集成電路掩蔽的熱氧化工藝一般采用干氧濕氧干氧工藝制備。氧化工藝步驟(1 )開氧化爐，并將溫度設定倒750-850 C,開氧氣流量2升/分鐘；( 2)打開凈化臺，將清洗好的硅片裝入石英舟，然后，將石英舟推倒恒溫 區。并開始升溫；(3) 達到氧化溫度后，調整氧氣流量 3 升/ 分鐘，并開

21、始計時，確定干氧時 間。在開始干氧的同時，將濕氧水壺加熱到 95-98 C。干氧完成后，立即開濕氧 流量計，立即進入濕氧化。同時關閉干氧流量計，確定濕氧時間；(4) 濕氧完成，開干氧流量計，調整氧氣流量 3 升/ 分鐘，并開始計時，確 定干氧時間；(5) 干氧完成后，開氮氣流量計，調整氮氣流量 3 升/分鐘，并開始降溫， 降溫時間 30 分鐘；(6) 將石英舟拉出，并在凈化臺內將硅片取出，同時，檢測氧化層表面狀 況和厚度；( 7)關氧化爐，關氣體。測量氧化層厚度測量厚度的方法很多，有雙光干涉法、電容壓電法、橢圓偏振光法、腐蝕 法和比色法等。 在精度不高時， 可用比色法來簡單判斷厚度。 比色法是

22、利用不同 厚度的氧化膜在白光垂直照射下會呈現出不同顏色的干涉條紋， 從而大致判斷氧 化層的厚度。顏色氧化膜厚度氧化膜厚度氧化膜厚度氧化膜厚度（埃）（埃）（埃）（埃）第一周期第二周期第三周期第四周期( 4)反應的副產物離開界面。 氧化的致密性和氧化層厚度與氧化氣氛 (氧氣、水氣)、溫度和氣壓有密切關系。 應用于集成電路掩蔽的熱氧化工藝一般采用干氧濕氧干氧工藝制備。氧化工藝步驟(1 )開氧化爐，并將溫度設定倒750-850 C,開氧氣流量2升/分鐘；( 2)打開凈化臺，將清洗好的硅片裝入石英舟，然后，將石英舟推倒恒溫 區。并開始升溫；(3) 達到氧化溫度后，調整氧氣流量 3 升/分鐘，并開始計時，確定干氧時 間。在開始干氧的同時，將濕氧水壺加熱到 95-98 C。干氧完成后，立即開濕氧 流量計，立即進入濕氧化。同時關閉干氧流量計，確定濕氧時間；(4) 濕氧完成，開干氧流量計，調整氧氣流量 3升/分鐘，并開始計時，確 定干氧時間；(5) 干氧完成后，開氮氣流量計，調整氮氣流量 3 升/分鐘，并開始降溫， 降溫時間 30 分鐘；(6) 將石英舟拉出，并在凈化臺內將硅片取出，同時，檢測氧化層表面狀 況和厚度；( 7)關氧化爐，關氣體。測量氧化層厚度測