PIN设计报告(1)

1、PIN二极管设计报告姓名：学号：班级：中国计量大学2016年3月8号一器件工作原理3二.器件设计42.1 工艺设计42.2 版图设计5三器件版图53.1 版图说明（图+数据+说明）53.2 制版说明8四器件工艺84.1 工艺流程图84.2 工艺计算104.3 工艺流程表13五.器件性能计算13六总结与体会14一器件工作原理一般的二极管是由N型杂质掺杂的半导体材料和P型杂质掺杂的半导体材料直接构成形成PN结。而PIN二极管是在P型半导体材料和N型半导体材料之间加一薄层低掺杂的本征(Intrinsic)半导体层。 PIN二极管的结构图如图1所示，因为本征半导体近似于介质，这就相当于增大了P-N结结

2、电容两个电极之间的距离，使结电容变得很小。其次，P型半导体和N型半导体中耗尽层的宽度是随反向电压增加而加宽的，随着反偏压的增大，结电容也要变得很小。由于I层的存在，而P区一般做得很薄，入射光子只能在I层内被吸收，而反向偏压主要集中在I区，形成高电场区，I区的光生载流子在强电场作用下加速运动，所以载流子渡越时间常量减小，从而改善了光电二极管的频率响应。同时I层的引入加大了耗尽区，展宽了光电转换的有效工作区域，从而使灵敏度得以提高二.器件设计2.1 工艺设计掺杂工艺：1.扩散。替位式扩散，间隙式扩散 2.离子注入：用能量为100keV量级的离子束入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子将发生一系

3、列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。氧化工艺：制备二氧化硅层，热氧化制备2.2 版图设计 制作PIN二极管，先由N+衬底，在外延出N-区，后由光刻进行制作，利用正胶光刻，版图有色部分进行曝光。三器件版图3.1 版图说明（图+数据+说明）版图全貌版图尺寸11um*6.5umL1版为扩硼版版L2 版为金属接线孔版L3 版为金属接线孔反刻版以上3 块版各另需翻制一块，总计6块版L1版为扩硼版版图尺寸 11um*6.5um 内有7um*4um的方块有效面积：28平方微米L2 版为引线孔版

4、版图尺寸 11um*6.5um（由1个2um*1um的方块组成）有效面积2平方微米L3 版为接线孔反刻版版图尺寸 11um*6.5um（由版图一挖去3.5um*2um的方块组成）有效面积21平方微米3.2 制版说明版图总尺寸为11um*6.5um，接触点采用铜铝合金，节深2um，以N型硅为衬底，使用L1版进行扩硼，用L2.3.分别刻出接线孔和反刻接线板。 L1:L1-CXY-20160311：扩硼版。采用正胶，有色区域的玻璃板有光透过 L2:L2-CXY-20160311：金属接线孔版。采用正胶，有色的区域有光透过。L3:L3-CXY-20160311：引线孔版反刻板。用正胶，有色的区域有光透

5、过。制版日期：20*年*月*日四器件工艺4.1 工艺流程图1. 取一块重掺杂硅片，作为原始N+底2. 在其上外延一层N-型硅3、氧化得到二氧化硅层，光刻，运用版图1 的进行硼的扩散孔 . 4. 氧化得到二氧化硅层，运用相应版图，光刻，镀上铝铜合金；反刻得到金属电极4.2 工艺计算1. 设计静态额定击穿电压1200V，考虑安全系数后指标定为1466.67V氧板1um 场版4.5um 电压1200V 假设余量为10%，场终端效率90%，则V=1200*（1.1）/0.9=1466V1500V；电压266.67V1. 2.耐压层浓度为1×10×13cm-3= Wp=61um3.扩

6、散系数：，；=18.964.设定载流子寿命为1um。=43.54um =30.5um5.d/La=0.7005 V=0.93=0.05tanh(d/La)=0.6=0.157大注入电流密度随导通压降的公式为代入：= ，d= =30.5um，Va=0.93V，=0.157；得到 =354.46.导通压降Von=Vm+Va=0.93+0.05=0.98V7.设I=1A ，可以由S=I/Jt=2.806，氧板1um 场版4.5um.设长为长为7.015um，宽4um。8. =（354.4×1466.67×0.9）/（0.98×2.806）得到为1.701×10

7、84.3 工艺流程表1.取一块重掺杂硅片，作为原始N+底2.在温度1300，气流速率5cm/s条件下处理80min，生长浓度为1×1013cm的外延层3. 热氧化形成SiO2层、光刻、运用L1版图，采用1000 下进行20 分钟的硼扩散，氧版深为1m，4.氧化得到二氧化硅层，运用版图2和3，光刻，镀上铝铜合金；反刻得到金属电极5.利用光刻背面多层金属6.进行封装注意：全程都使用正胶光刻只是光照的范围不同五.器件性能计算击穿电压 1466.67V导通压降Von= 0.98V电流密度354.4发射极注入效率0.9面积7.015um*4um六总结与体会 这次设计的是PIN二极管，相对于上次的IC电阻，这次的设计难了很多，有大量的计算，很多公式都不清楚，完全是摸着石头过河，不懂，单页通过这个设计学到了很多的东西，不会的要自己学，问同学。二极管的击穿电压，电流，面积大小统统都需要自己