如今，双极型晶体管已经使用在我们生活的方方面面，它的体积不仅小、重量轻、耗电少、寿命长、可靠性还高，因此被我们广泛用于广播、电视、通信、计算机、家用电器等各个领域，有放大、震荡、开关等作用，主要体现在放大作用，用小电压控制大电压，小电流控制大电流。并且双极型晶体管促进了“固态革命”，从而推动了全球范围内的半导体电子工业。

本论文主要研究了一款中压低频大功率晶体管的工艺制造，具体写了晶体管的相关器件技术、工艺技术、制造流程以及工艺制造的具体方法和工艺机器。然后对一款C450型号的晶体管进行测试，具体测出晶体管漏电流、正向压降、最小导通门级电流和电压等特性参数，又对不同型号的双台面双极型晶体管可控硅品种钝化后电压进行测试，了解合格范围。最后探究了双极型晶体管关于放大特性方面的问题，不同掺杂方式和掺杂元素都是影响放大特性的重点，分别对其进行测试以及总结。

第1章　绪  论........................................................................................ 1

1.1 论文研究主要内容.................................................................................. 1

1.2 研究目的及意义...................................................................................... 1

1.3 课题预期成果.......................................................................................... 2

第2章　双极型晶体管的相关技术...................................................... 3

2.1 双极型晶体管的器件技术....................................................................... 3

2.2 双极型晶体管的半导体工艺技术............................................................ 5

2.2.1 氧化工艺技术.......................................................................................................... 5

2.2.2 掺杂工艺技术.......................................................................................................... 6

2.2.3 光刻工艺技术.......................................................................................................... 6

2.2.4 刻蚀工艺技术.......................................................................................................... 7

2.2.5 金属化工艺技术...................................................................................................... 7

2.2.6  PVD工艺技术....................................................................................................... 9

第3章　双极型晶体管的工艺制备流程............................................ 11

3.1 工艺设计流程图..................................................................................... 11

3.2 工艺制备剖面图.................................................................................... 12

第4章　双极型晶体管的工艺制备..................................................... 15

4.1 氧化工艺制备........................................................................................ 15

4.2 掺杂工艺制备........................................................................................ 16

4.3 光刻工艺制备........................................................................................ 16

4.4 刻蚀工艺制备........................................................................................ 17

4.5 金属化工艺制备.................................................................................... 18

4.6  CMP工艺制备..................................................................................... 18

4.7  PVD工艺制备...................................................................................... 19

第5章　参数的测试与分析................................................................. 21

5.1 C450-中压低频大功率晶体管参数的测试............................................. 21

5.1.1 测试方法-五探针测试法...................................................................................... 21

5.1.2 测试参数................................................................................................................ 22

5.2晶体管钝化后电压测试.......................................................................... 24

5.3 不同掺杂元素及掺杂方式对晶体管放大参数影响的测试..................... 25

5.3.1不同掺杂元素对放大参数的影响......................................................................... 25

5.3.2不同掺杂方式对放大参数的影响......................................................................... 27

第6章　结论........................................................................................... 29

双极型晶体管（别名三极管）按材料分类可以分成两类：硅管和锗管。而每一类又有PNP和NPN两种结构形式，如今使用的最多的是硅NPN结构形式和锗PNP结构形式的两种三极管，（ N表示将磷掺杂在高纯度硅中，取代一些硅原子，在电压的刺激下产生自由电子并进行导电，而P是掺杂硼取代一些硅原子，由此产生大量空穴利于导电）。硅管和锗管其中除了电源极性不同以外，工作原理都是相同的。

对于NPN型的晶体管管来说，它是将一块P型半导体夹在2块N型半导体中间所组成，发射区与基区之间构成的PN结定义为发射结,而集电区与基区构成的PN定义为集电结,其中三条引线分别为发射极E、基极B和集电极C。当B点电位高于E点电位零点几伏的时候，发射结处于正偏状态，而C点电位高于B点电位几伏时，集电结处于反偏状态， EC（集电极电源）要高于EB（基极电源）。

因为基区很薄，加上集电结反偏，注入进基区的电子大部分越过集电结直接进入了集电区进而形成了集电极电流IC，只剩下为数不多的（1-10%）电子在基区的空穴中进行复合作用，被复合掉的基区空穴重新获取基极电源EB，进而形成了基极电流IBO。根据电流的连续性原理可以得出：IE=IB+IC。因此意义为，在基极中加入一个很小的电流IB，就可以在集电极上对应得到一个较大的电流IC，这就是双极型晶体管的电流放大作用，IC与IB存在比例关系。

放大作用：对于NPN型的晶体管共发射极电路，假如在发射结上加上正偏压，在集电结加上负偏压，此时晶体管就处于放大的状态。从基极注入1mA的输入电流,在集电极就可获得几十mA的输出电流。输入电流比上输出电流就是共发射极电流放大系数，系数在10 ~ 180之间。由于它的输入阻抗远远小于输出阻抗，输入电流又远远小于输出电流，因此共发射极的三极管具有很不错的电压放大功能以及功率放大功能。因此还可以将三极管接成共基极以及共集电极的形式。

工艺设计流程图如图所示。首先拿到新的硅片，先检验是否完好进行清洗，然后在硼扩散工步先进行硼的予扩散，注入剂量为1.10E14、能量为100KeV，再进行硼的氧化生长一层1.6uM左右的氧化层，进行硼的主扩散，扩散完之后清洗进行一次光刻，刻掉多余氧化层，步骤为匀胶、对版、曝光5min、显影，进行一次腐蚀，步骤为在135℃的条件下坚膜烘30min、腐蚀9min、去胶甩干，使光刻图形更完整。清洗再进行磷扩散的予扩散与主扩散厚度在0.7uM且预扩散温度为20℃、主扩散温度为1120℃、注入剂量为1.30E14、能量为100KeV。然后进行二次光刻二次腐蚀步骤如上所述。清洗再进行三次光刻，刻除表面多余氧化层，进行腐蚀，腐蚀隔离槽。去胶进行钝化，生成一层促进电性能稳定的氧化层，隔离槽中反应生成硼硅玻璃，也就是生成了玻璃槽。钝化后处理进行四次光刻刻蚀多余氧化层，进行四次腐蚀步骤如上，清洗之后进行蒸铝在硅片表面生长一层铝厚度为4.5uM左右。进行五次光刻、五次腐蚀，去除多余铝薄膜，坚膜温度为145℃、进行60min。然后进行参数检验，进行喷砂，喷两圈。再进行背面蒸铝生长一层铝薄膜在4.5uM左右，中测即程序自检与互检，划片、镜检入库。

光刻工艺主要经过的八个步骤：气相成底模-旋转涂胶-前烘-对准和曝光-后烘-显影-坚膜烘焙-显影后检查。

首先进行清洗、甩干、成底膜，为了使光刻胶能更好的黏附在硅片上。然后进行旋转涂胶注意涂胶时的转速和时间，把胶均匀的滴在中心就可以。进行软烘，作用是除去光刻胶里的溶剂，提高粘附性。再进行对准曝光，把掩膜版上的图形复制到硅片上。后烘为了使化学反应更好。显影是用显影液洗掉光刻胶可溶区，将图形保存在硅片表面。坚膜烘焙是显影的后烘，为了去掉光刻胶溶剂，增加粘附性。 显影后检查是为了检查是否有问题。

操作步骤为清洗硅片，向内充气一段时间然后打开蒸发腔体，装好硅片、电极钨舟，把材料铝放入真空室中的钨舟内并在真空室顶部安置好硅片，关好真空室门。打开冷却水以及旁抽角阀，按顺序再开机械泵、开启复合真空计，使室内真空底于10pa。关闭角阀并按顺序打开电磁阀、分子泵、闸板阀，真空度底于5×10-4pa，开启版面上的电源开关，转动电流旋钮加大电流，舟慢慢发红，蒸发物开始液化，进而等蒸发完成。打开膜厚仪观察镀膜的厚度。之后关掉蒸发电流以及膜厚仪的开关。关上闸板阀、分子泵、电磁阀、机械泵。冷却10分钟，真空室冲气之后听到声音，打开真空室，取出硅片。