北京理工大学——微电子工艺实验报告

一、实验目的

1、培养学生分析、解决问题的综合能力；

2、熟悉以NPN三极管为代表的集成电路器件加工工艺流程；

3、熟悉利用计算机软件进行光刻掩膜版设计的流程；

4、熟练使用L-edit版图设计工具；

5、重点掌握多次光刻对准原理和对准标记设计方法。

二、实验内容及要求

1、学习并掌握L-edit版图绘制操作。

2、学习NPN三极管的加工工艺流程，并根据工艺流程分析光刻掩膜版所需块数及目的。

3、使用L-edit进行相应图层间对准标记的绘制。

4、基于给定关键尺寸，使用L-edit进行器件版图绘制。

5、将器件合理摆放在绘制好的晶圆内部，将对准标记放入相应位置，完成最终版图。

三、实验原理

1、L-edit版图设计工具

版图是指根据逻辑与电路或者器件功能和性能要求以及工艺水平要求来设计光刻用的掩膜版图，实现集成电路或器件设计的最终输出。版图是一组相互套合的图形，各层版图相应于不同的工艺步骤，每一层版图用不同的图案来表示。版图的具体内容与所采用的制备工艺紧密相关。

L-Edit是一种具备较高知名度的集成电路版图编辑器，用文件（file）、单元（cell）等来描绘版图设计，一个文件由一个或多个单元组成。版图文件对于图层数、单元数和等级数都没有限制，包括了基本所有度数和任意多边形的绘图功能。

L-Edit本身嵌入设计规则检查DRC、提供用户二次开发用的编辑界面UPI、标准版图单元库及自动布图布线SPR、器件剖面观察器Cross Section Viewer、版图的SPICE网表和版图参数提取器Extract(LPE)等等。L-Edit 除了拥有自己的中间图形数据格式（TDB格式）外，还提供了两种最常用的集成电路版图数据传递格式（CIF格式和GDSII格式）的输入、输出功能，可以非常方便地在不同的集成电路设计软件之间交换图形数据文件或把图形数据文件传递给光掩模制造系统。

2、NPN三极管工艺流程介绍

N+衬底à一次氧化à光刻基区à光刻发射区à发射区扩散à光刻引线孔à金属化à反刻à合金à中测

一次氧化：清洗à升温à放片à氧化à取片à测试

四、实验过程及结果

（需包含对NPN三极管工艺流程中所需掩膜版的数目和用途的分析，各层掩膜版对准标记绘制情况，需要进行对准的相邻掩膜版对准后的对准标记对准效果，器件部分分层展示及完整器件版图展示，以及最终晶圆级版图。将对准标记部分放大单独展示出，以便看清该区域姓名首字母。如果绘制了加分项目，即对准区域游标卡尺，请在5、其他部分进行说明。）

1.NPN三极管版图所需掩膜版数目及用途分析

NPN三极管器件的制备需要进行六次光刻，故需要六层版图，分别为：1.埋层区定义

2.隔断区定义

3.基区定义

4.发射区与集电区定义

5.金属线接触孔定义

6.金属线定义

2.各层对准标记分析及绘制

第1，2层对标记：

 第2，3层：

 第三四层：

 第四五层：

 第五六层：

3.单个器件版图绘制

4.晶圆级排版

屏幕不够大，不能截下来全部的。

5、其他部分（如有）

用第2，3层掩模版来看

在实际对准中，如果光刻后两层的中间最长矩形重合，则说明对准精度很好，误差几乎为零；如果长矩形上方第一个小矩形重合，则说明第二层向下偏移了0.2微米。此原理类似卡尺原理，目的是确定多层套刻的对准偏差。

五、实验心得

通过本次实验，我了解到了如何绘制光刻机的掩模版，以及对光刻的步骤有了一个更深的认识，同时对NPN管的结构特点有了一个深入的了解。我知道了光刻绘制NPN管的时候，通过一层一层的掩模，刻蚀来形成结构特点。总而言之，这堂课使我收获了很多。