Функциональная электроника и микроэлектроника

Функциональная электроника и микроэлектроника

Введение

Интегральная электроника сегодня является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей современной промышленности. Важной составляющей этой науки является схемотехническая микроэлектроника. На каждом новом этапе развития технологии производства интегральных схем (ИС) создаются принципиально новые способы изготовления ИС-структур, отражающие последние достижения науки.

В настоящее время наибольшее внимание в микроэлектронике уделяется созданию СБИС - очень больших интегральных схем - интегральных структур с очень высокой степенью интеграции элементов, что позволяет не только значительно уменьшить площадь подложки ИС, и, следовательно, габариты и потребляемая мощность, но и существенно расширяют перечень функций, которые способна выполнять данная СБИС.

В частности, использование СБИС в вычислительной технике позволило создать высокопроизводительные микропроцессоры электронно-вычислительных машин, а также встраиваемые однокристальные микроконтроллеры, объединяющие на одном кристалле несколько взаимосвязанных узлов вычислительного комплекса.

Переход на использование СБИС связан со значительным увеличением количества элементов ИС на одной подложке, а также со значительным уменьшением геометрических размеров элементов ИС. В настоящее время технология позволяет изготавливать отдельные элементы ИС с геометрическими размерами порядка 0,15 - 0,18 мкм.

Бурное развитие микроэлектроники как одной из самых обширных областей промышленности обусловлено следующими факторами:

Описание схемы развития

Эта схема представляет собой цифровую логическую схему 4ИЛИ-НЕ на биполярных транзисторах. Питание схемы стандартное, 5В. Схема состоит из четырех одинаковых каскадов, состоящих из биполярного транзистора, резистора и конденсатора.

Логика этого логического элемента - насыщенного типа, т. е. транзисторы в каскадах при работе схемы работают либо в режиме отсечки (на входе - "0", на выходе - "1", транзистор закрыт) или в режиме насыщения (на входе - "1", на выходе "0", транзистор открыт).

Назначение пассивных элементов в схеме базы транзисторов следующее:

Из-за наличия в схеме транзисторов, резисторов и конденсаторов такой тип логики получил название резисторно-емкостно-транзисторной логики (РЭТЛ).

В связи с тем, что все четыре каскада рассматриваемой схемы абсолютно идентичны, работа остальных каскадов не рассматривается.

Определение электрических параметров элементов схемы

Значения токов и напряжений на элементах схемы определяются с помощью программы Electronics Workbench (версия 5.12, разработка Interactive Image Technologies LTD).

Для последующего расчета топологических параметров разрабатываемой интегральной схемы необходимо определить следующие параметры:

Электрические параметры конденсаторов, необходимые для расчета их топологических параметров, приведены в задании на данную работу и не подлежат определению.

Значения указанных выше параметров приведены в таблице.

Стол

Электрические параметры элементов интегральной схемы

Примечание. Эти значения токов и напряжений измерялись при подаче на логические входы схемы минимально допустимого напряжения логической единицы (1,9 В) и/или максимально допустимого напряжения логического нуля (0,7 В).

Технологические этапы изготовления ИС

При производстве различных ИС в настоящее время используется планарная технология, обеспечивающая воспроизводимость параметров интегральных элементов и групповые методы их изготовления. Локальная технологическая обработка участков монокристалла кремния обеспечивается за счет использования свободных и контактных масок. В планарной технологии однотипные операции повторяются много раз для создания ИС различной структуры.

Основными технологическими операциями при изготовлении ИС являются:

Элементы биполярных интегральных структур создаются в едином технологическом цикле на общей полупроводниковой подложке. Каждый элемент схемы выполнен в отдельной изолированной области, а соединения между элементами выполнены металлизацией на поверхности пассивируемой схемы. Изоляция между элементами схемы осуществляется двумя способами: обратносмещенными p - n переходами и диэлектриком.

Изоляция обратносмещенным спаем осуществляется следующими технологическими приемами: разделительным, коллекторно-изолирующим диффузионным; основная изолирующая диффузия; метод трех фотошаблонов, n-резонаторная изоляция.

Для изоляции элементов ИС диэлектриком, слоем SiO2 и Si3H4, стеклокерамикой, стеклом, керамикой и воздушным зазором.

Последовательность операций планарно-эпитаксиальной технологии изготовления ИС

Механическая обработка поверхности рабочей стороны кремниевой пластины p-типа до 14 класса чистоты и травление в парах HCl для удаления поврежденного слоя

Кремниевые подложки шлифуют до заданной толщины, затем полируют (обычно до 14 класса), травят и промывают. Эпитаксиальные структуры не требуют дополнительной обработки, а только травятся и промываются перед процессами создания схемы.

Окисление для создания защитной маски путем диффузии примеси n-типа

На поверхности кремния выращена плотная пленка диоксида кремния, имеющая близкий к кремнию коэффициент теплового расширения, что позволяет использовать его в качестве надежного защитного покрытия, а также изолятора отдельных компонентов ИС, маски при локальной диффузии, и как активная часть устройства в структурах МИС.

Термическое оксидирование поверхностей кремния является наиболее технологичным методом получения пленок SiO2. В этом случае в качестве окислительной среды используется сухой или увлажненный кислород или водяной пар.

При окислении температура рабочей зоны поддерживается на уровне 1100 - 1300 °С. Окисление проводят открытым способом в потоке окислителя. В сухом кислороде вырастает наиболее совершенный оксидный слой, но процесс окисления протекает медленно (Т = 1200 °С, толщина d слоя SiO2 0,1 мкм).

На практике окисление проводят в три стадии: в сухом кислороде, во влажном кислороде и снова в сухом. Для стабилизации свойств защитных оксидных слоев при окислении в среду влажного кислорода или паров воды добавляют борную кислоту, диоксид титана и др.

Фотолитография для вскрытия окон в оксиде и проведения локальной диффузии в местах образования скрытого слоя

Формирование на поверхности подложки малогабаритной защитной маски, которая в дальнейшем используется для локального травления, диффузии, эпитаксии и т.п., формируется с помощью фоточувствительного слоя (фоторезиста), изменяющего свою структуру под действием света . По способности изменять свойства при облучении фоторезисты делятся на негативные и позитивные.

Подсветка негативного фоторезиста вызывает дополнительную полимеризацию его молекул, в результате чего после проявления полупроводниковой пластины на ней остаются нерастворимые участки рисунка, представляющие собой негативное изображение фотошаблона, и незасвеченные участки фотошаблона. фоторезисты смываются в растворителе в процессе проявления.

В позитивном фоторезисте под действием света молекулы разрушаются. В процессе проявления такой фоторезист удаляется с засвеченных участков, а позитивное изображение фотошаблона остается на поверхности пластины.

Фоторезист должен быть чувствителен к излучению, иметь высокое разрешение и кислотостойкость.

Для создания определенного рисунка с помощью фоторезиста используется фотошаблон, представляющий собой пластину из оптического стекла, на поверхности которой нанесен рисунок, соответствующий по размерам будущей микросхеме. Фотошаблон может содержать до 2000 изображений одного чипа.

Последовательность фотолитографического процесса следующая.

На оксидированную поверхность кремния с толщиной оксида 3000–6000 А с помощью центрифуги наносится слой фоторезиста. Фоторезист сушат сначала при комнатной температуре, затем при температуре 100 - 150 0С.

Подложку совмещают с фотошаблоном и облучают ультрафиолетовым излучением. Экспонированный фоторезист проявляют, а затем промывают в деионизированной воде. Оставшийся фоторезист дублится при комнатной температуре и температуре 200 °С в течение часа, после чего оксидированная поверхность кремния открывается в местах, соответствующих рисунку фотошаблона. Обнаженные участки оксида травятся в специальных буферных травителях (например, 10 мл HF и 100 мл NH4F в воде). Травитель не воздействует на участки оксида, покрытые фоторезистом. После травления фоторезист растворяют органическим растворителем и горячей серной кислотой. Поверхность плиты тщательно промывается. На поверхности кремния остается слой SiO2, соответствующий диаграмме.

Распространение для создания скрытого n-слоя

Локальная диффузия является одной из основных технологических операций при создании полупроводниковых ИС.

Диффузия в полупроводниковых кристаллах представляет собой направленное движение атомов примеси в сторону уменьшения их концентрации. В качестве примесей в кремний в основном используют бор и фосфор, причем бор создает примеси акцепторного типа, а фосфор - донорного. Для бора и фосфора энергия активации составляет 3,7 и 4,4 эВ соответственно.

Существует два режима диффузии: диффузия из неограниченного источника и диффузия из ограниченного источника. При производстве ИС реализуются оба случая диффузии.

Диффузия от неограниченного источника является первой стадией диффузии, в результате которой в полупроводник вводится определенное количество примеси. Этот процесс называется форсингом примесей.

Для создания заданного распределения примесей по глубине и на поверхности полупроводника осуществляется второй этап диффузии от ограниченного источника. Этот процесс называется рассеянием примесей.

Локальная диффузия осуществляется в открытые участки кремния методом открытой трубы в потоке газа-носителя. Диапазон температур диффузии для кремния составляет 950 - 1300 °С. Кремниевые пластины помещают в высокотемпературную зону диффузионной печи. Газ-носитель в кварцевой трубке вытесняет воздух при движении. Источники примесей, находящиеся в низкотемпературной зоне, при испарении попадают в газ-носитель и в его составе проходят над поверхностью кремния.

Источники примесей, используемые в производстве ИС, могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Используются следующие жидкие источники: хлорокись фосфора РОСлз и ББрз.

После установления температурного режима в рабочую зону печи поступает кислород, который способствует образованию фосфора и боросиликатного стекла на поверхности кремния. В дальнейшем диффузия идет из слоя жидкого стекла. В то же время стеклянный слой защищает поверхность кремния от испарения и попадания посторонних частиц. Таким образом, в локальных областях кремния происходит диффузия легирующей примеси и создаются полупроводниковые области с определенным типом проводимости.

После первой фотолитографии осуществляется локальная диффузия донорной примеси с низким коэффициентом диффузии (As, Sb) и формируется скрытый высоколегированный слой n+ глубиной около 2 мкм.

Необходимо использовать примесь с низким коэффициентом диффузии, чтобы минимизировать изменение границ скрытого слоя при последующих высокотемпературных технологических операциях. После этого с поверхности полностью удаляют оксидный слой и пластину очищают. На очищенной поверхности кремния выращивают эпитаксиальный слой n-типа толщиной 10–15 мкм с удельным сопротивлением 0,1–10 Ом*см.

Удаление оксидов и подготовка поверхности перед процессом эпитаксиального роста

Формирование эпитаксиальной структуры

Эпитаксия – это процесс выращивания монокристалла на ориентирующей подложке. Эпитаксиальный слой продолжает кристаллическую решетку подложки. Его толщина может быть от монослоя до нескольких десятков микрон.

Эпитаксиальный слой кремния можно вырастить на самом кремнии. Этот процесс называется ауто- или гомоэпитаксией. В отличие от автоэпитаксии процесс выращивания монокристаллических слоев на подложках, различающихся по химическому составу, называется гетероэпитаксией.

Эпитаксиальный процесс позволяет получать однородные по концентрации примесей полупроводниковые слои с разным типом проводимости (как электронной, так и дырочной). Концентрация примесей в слое может быть выше или ниже, чем в подложке, что позволяет получать высокоомные слои на низкоомной подложке.

В производстве эпитаксиальные слои получают реакцией паров соединений кремния на поверхности подложки по реакции восстановления SiCl4, SiBr4.

В реакционной камере на поверхности подложки в интервале температур 1150 - 1270°С

SiCl4 + 2H2 <=> Si + 4HC1,

в результате чего чистый кремний в виде твердого осадка завершает решетку подложки, а летучее соединение удаляется из камеры.

Процесс эпитаксиального роста осуществляется в специальных установках, рабочим объемом которых является кварцевая трубка, а в качестве газов-носителей используются водород и азот. Водород перед поступлением в рабочий объем многократно очищается от кислорода, паров воды и других примесей. При установившейся рабочей температуре в поток газа-носителя добавляют хлористый водород и проводят предварительное травление подложки. После этого в газовый поток вводят SiCl4 и соответствующие примеси.

Окисление поверхности эпитаксиального слоя для создания защитной маски при разделительной диффузии

Фотолитография для открытия окон для разделительной диффузии

Проведение разделительной диффузии и создание изолированных карманов

Разделительную диффузию проводят в две стадии: первую (прогонную) - при температуре 1100 - 1150 °С, вторую (дистилляцию) - при температуре 1200 - 1250 °С. В качестве диффузора используют бор. Разделительная диффузия осуществляется по всей глубине эпитаксиального слоя; при этом в кремниевой подложке образуются отдельные области полупроводника, разделенные p-n-переходами. На каждом изолированном участке в результате последующих технологических операций формируется целостный элемент.

Окисление

Фотолитография для открытия окон для основной диффузии

Формирование базового слоя диффузией примеси p-типа

Для проведения основной диффузии повторяют процессы очистки поверхности, окисления и фотолитографии, после чего проводят двухстадийную диффузию бора: первую при температуре 950–1000 °С, вторую при температуре 1150–1150 °С. 1200 °С.

Окисление

Фотолитография для открытия окон для диффузии излучателя

Формирование эмиттерного слоя диффузией примеси n-типа

Эмиттерные области формируются после четвертой фотолитографии. Эмиттерная диффузия осуществляется в одну стадию при температуре около 1050 °С. Одновременно с эмиттерами формируются площадки для коллекторных контактов и нижних обкладок МДП-конденсаторов. Фосфор используется в качестве легирующей примеси.

Фотолитография для вскрытия окон для травления оксидов под конденсаторы МДП

Этот этап необходим для создания тонкого оксида между верхней и нижней пластинами конденсатора. Его получают травлением пассивирующего слоя до нужной толщины.

Образование тонкого оксида в местах создания МДП-конденсаторов

Фотолитография для открытия контактных окон

Осаждение алюминиевой пленки

Соединения элементов ИС выполнены металлизацией. На поверхность ИС методом термического испарения в вакууме наносится слой алюминия толщиной около 1 мкм. После фотолитографии на поверхности ИС остаются соединения металлов, соответствующие рисунку диаграммы. После фотолитографии металл обжигают в атмосфере азота при температуре около 500 °С.

Фотолитография для создания разводки и нанесения защитного диэлектрического слоя

Фотолитография для вскрытия окон контактных площадок для последующей сварки проводников

Последовательность расчета параметров биполярного транзистора

Исходные данные для расчета:

Дальнейший расчет ведется с помощью программы расчета параметров биполярных транзисторов, представленные ниже результаты расчетов были получены с помощью этой программы.

Расчет производится в следующей последовательности:

Напряжение пробоя коллекторного перехода Uпр выбрано с запасом прочности 3, это учитывает возможность пробоя по поверхности и на закруглениях коллекторного перехода. В нашем случае Uпр = 5,4 В.

По графику зависимости Uпр (Ndk), где Ndk – концентрация доноров в пласте, находится Ndk. В программе расчета значение концентрации находится численными методами. В нашем случае Ndk = 5 1017 см-3. Это значение слишком велико, так как при этом возможно появление паразитного n-канала, поэтому уменьшим его до 1016 см-3.

По графику зависимости подвижности электронов от их концентрации находят подвижность электронов. В нашем случае mn = 1200 см2/(В с).

, где xk – глубина коллекторного перехода.

В нашем случае La = 0,374 мкм; Ld = 0,0748 мкм.

, где ft — тепловой потенциал, равный 0,0258 В при Т = 300 К; ni — концентрация собственных носителей заряда в кремнии (ni » 1010 см-3).

В нашем случае fk = 0,6771 В.

Контактная разность потенциалов на эмиттерном переходе fe вычисляется аналогично fk.

В нашем случае fe = 0,1809 В.

, куда, e0, en — соответственно диэлектрическая проницаемость и относительная диэлектрическая проницаемость полупроводниковой подложки.

В нашем случае Dhkb = 0,387 мкм, Dhkk = 0,6656 мкм.

Na (xje) = Ndk exp(Wb0/La).

В нашем случае Na(xje) = 1,338·1017 см-3.

.

В нашем случае Dhe = 0,08858 мкм.

Wba = Wb0 - Дхэ - Дхкб.

В нашем случае Wba = 0,4944 мкм.

Дальнейший расчет транзистора включает расчет площади эмиттерного перехода, .

, куда= const для Si (107 см/с).

В нашем случае jcr = 2811 А/см2.

В нашем случае Se = 160,1 мкм2.

По заданной частоте ft находим емкость коллекторного перехода Sk

.

В нашем случае Sk = 0,5 пФ.

Рассчитаем площадь нижней части коллекторного перехода:

, где Vк = Vкр.

В нашем случае Sb дон = 2734 мкм2.

По полученному значению площади находим площадь боковой части коллекторного перехода:

.

В нашем случае Sб.сайд = 719 мкм2.

Последовательность расчета параметров интегральных резисторов

Параметры, определяющие сопротивление встроенного резистора, можно разделить на две группы:

- толщина W;

- характер распределения примеси по глубине N(x);

- зависимость подвижности носителей заряда от концентрациим(Н);

- длина резистора l;

- ширина резистора b.

Первая группа параметров оптимизирована для получения наилучших результатов для интегральных транзисторов. Именно для этого в первую очередь и производится расчет транзисторов. Таким образом, задача расчета резистора сводится к выбору слоя полупроводника, в котором будут создаваться форма резистора и контактов, и расчету длины и ширины.

Воспроизводимость номинальных значений сопротивления обычно составляет 15 - 20 % и зависит от ширины резистора. Так, при увеличении ширины от 7 до 25 мкм точность воспроизведения номинала увеличивается с ±15 до ±18%.

Диффузионные резисторы на основе базовой области

Резисторы этого типа получили наибольшее распространение, так как при их использовании достигается сочетание высокого удельного сопротивления, необходимого для уменьшения площади, занимаемой резистором, и сравнительно небольшого температурного коэффициента Ткр (±(0,5...3) 10-3 1/°С).

Исходные данные для расчета топологических параметров полупроводниковых резисторов

Для расчета длины и ширины резисторов необходимы следующие исходные данные:

R1 - R4 - 4700 Ом;

R5 - 3300 Ом.

Исходя из технологических возможностей оборудования, выбираем DR = 20%.

Исходя из предположения, что разрабатываемая ИС будет предназначена для работы в климатических условиях, характерных для широты Украины, выберем диапазон температур, определяемый климатическим исполнением УХЛ 3.0 (оборудование, предназначенное для работы в условиях умеренного и холодного климата, в помещении без искусственного регулируемые климатические условия). Основываясь на этом:

Тмин = -60 °С;

Tmax = +40 °С.

Мощность, рассеиваемая в резисторах, будет рассчитываться на основе ранее измеренных токов через резисторы с использованием закона Ома.

P = I2R, где I — ток через резистор, А; R - сопротивление резистора, Ом.

Немного увеличим измеренные значения токов, чтобы учесть возможные скачки входных токов схемы.

Стол

Расчет мощности резисторов

Последовательность расчета топологических параметров параметров полупроводниковых резисторов

Для расчета параметров интегральных резисторов используется программа, написанная для этой цели, с ее помощью рассчитываются приведенные ниже значения расчетных параметров.

В расчетной схеме все резисторы целесообразно сделать диффузионными, образованными в базовом p-слое.

,

где Na0 — концентрация акцепторов у поверхности основания, см-3;

N - концентрация акцепторов в основании, см-3;

Ndk – концентрация доноров в коллекторном слое, см-3;

q – удельный заряд, Кл;

m — подвижность носителей заряда, см2/В с;

W – глубина коллекторного p – n перехода, мкм.

Для расчета принимаем Na0 = 8*1018 см-3; Ndc = 1016 см-3; значения интегралов рассчитываются численными методами на основе существующих зависимостей подвижности носителей от их концентрации.

В итоге rS = 222,81 Ом/.

Типичное значение поверхностного сопротивления базовой области составляет 200 Ом/Ом, расчетное значение указывает на приемлемость использования выбранных концентраций.

,

где DrS/rS - относительная погрешность воспроизведения удельного поверхностного сопротивления легированного слоя, обусловленная особенностями технологического процесса, для расчета примем ее равной 0,05; ТКР – температурный коэффициент сопротивления основного слоя, он равен 0,003 1/°С.

Результаты расчета следующие:

R1 - R4: CF = 21,094; ДКФ/КФ = 0,00474,

R5: CF = 15,719; ДКФ/КФ = 0,00636.

,

где Db — погрешность ширины резистора;

Dl — погрешность длины резистора.

В нашем случае:

R1 - R4: бакурат = 1,0455 мкм,

R5: bfin = 1,0617 мкм.

,

где P0 — максимально допустимая мощность рассеяния для всех ИС, для полупроводниковых ИС P0 = 4,5 Вт/мм2.

В нашем случае:

R1 - R4: б.п. = 3,5183 мкм,

R5: bp = 34,1512 мкм.

bcalc = max{bP, bprecise}

R1 - R4: bрасч = 3,5183 мкм,

R5: bрасч = 34, 1512 мкм.

Расчеты b для R1 - R4 дают значение ширины резистора меньше технологически возможного (5 мкм), поэтому для последующих расчетов принимаем bрасч = 5 мкм.

bprom = bcalc - 2( Dgrass - Dy).

Detch — ошибка травления маскирующего оксида,

Du — ошибка боковой диффузии.

Для расчета примем Dherb = 0,3; Dу = 0,6, тогда

R1 - R4: bпром = 5,6 мкм,

R5: bprom = 34,7512 мкм.

мкм.

Для btop взять значение больше или равное bprom — значение, кратное расстоянию координатной сетки фотошаблона

В нашем случае:

R1 - R4: btop = 6 мкм,

R5: btop = 34 мкм.

На основании рассчитанной топологической ширины выбираем для R1 - R4 участок, показанный на рис. 1а, для R5 - на рис. 1б.

а

Рис. 1 подушечки

b = btop + 2 (Dherb + Dy).

В нашем случае:

R1 - R4: b = 7,8 мкм,

R5: b = 35,8 мкм.

lрасч = b (R/ rS – n1k1 – n2k2 – 0,55 Nизм,

где Nизг — число изгибов резистора на 90°;

k1, k2 - поправочные коэффициенты, учитывающие сопротивление приконтактных участков резистора при различных конструкциях этих участков;

n1, n2 — количество приконтактных областей каждого типа.

В нашем случае:

R1 - R4: lрасч = 198,579 мкм,

R5: lрасч = 284,4.

lprom = lcalc + 2 (Dgrass + Dy).

В нашем случае

R1 - R4: lпром = 200,84 мкм,

R5: lprom = 286,2 мкм.

В нашем случае:

R1 - R4: lверх = 200 мкм,

R5: ltop = 286 мкм.

l = ltop - 2 (Dherb + Dy).

R1 - R4: l = 198,2 мкм,

R5: l = 284,2 мкм.

Rрасч = rS (1/b + n1k1 + n2k2 + 0,55Nex).

В нашем случае:

R1 - R4: Rрасч = 4732, 991 Ом,

R5: Rрасч = 3301, 55 Ом.

Ошибка расчета:

.

В нашем случае

R1 - R4: DRрасч = 0,007

R5: DRрасч = 0,00046.

Результаты расчета полностью удовлетворяют заданной погрешности.

Последовательность расчета конденсатора МДП

В МДП-конденсаторах (металл-диэлектрик-полупроводник) в качестве диэлектрика используется тонкий слой (0,05...0,12 мкм) SiO2 или Si3N4.

Нижняя обшивка — высоколегированный эмиттерный слой, верхняя — алюминиевая пленка толщиной 5000до 1 мкм.

Типичный конденсатор МДП представляет собой обычный пластинчатый конденсатор, а его емкость определяется по формуле, пФ:

,

где ed/e — диэлектрическая проницаемость диэлектрика;

e0 — диэлектрическая проницаемость вакуума, e0 = 8,85·10-6 пФ/мкм;

S – площадь верхней облицовки, мкм2;

d — толщина диэлектрика, мкм.

В отличие от диффузионных конденсаторов МДП-конденсаторы могут работать при любой полярности приложенного напряжения. Кроме того, их емкость не зависит от приложенного напряжения и частоты переменного тока.

Исходные данные для расчета:

1. Устанавливаем напряжение пробоя конденсатора, исходя из заданного рабочего напряжения:

Uпр = (2…3)U.

В нашем случае Uпр = 12 В.

д = Упр / Епр,

где Epr — электрическая прочность диэлектрика, для SiO2 Epr = 103 В/мкм.

В нашем случае d = 0,012 мкм.

2. Емкость конденсатора МДП определяется по формуле пФ, исходя из которой площадь верхней обкладки, мкм2:

.

eSiO24, в нашем случае S = 6822,76 мм2.

Ширина конденсатора, мкм:

.

В нашем случае= 82,6 мкм.

Расстояние сетки:

Hf = ч/м.

В нашем случае Hf = 2 мкм.

на вершине = [/Хф].

Здесь [x] — целая часть x.

В нашем случае atop равно 41 расстоянию сетки

Рассчитываем емкость Сращ расчетного конденсатора по формуле:

Scalc = 20,1271 пФ.

В нашем случае DСрасч = 0,636 %, что полностью удовлетворяет погрешности, указанной в начале расчета.

Особенности топологии разрабатываемой ИС

Программа AutoCAD 2000 (разработанная Autodesk) используется для создания рисунков кристаллов и фотошаблонов.

При построении чертежей фотошаблонов учитывают допуски на минимальные расстояния между отдельными элементами интегральной схемы.

Все резисторы этой схемы реализованы в базовом слое. Следовательно, максимальное рабочее напряжение в этой схеме, т. е. напряжение питания, приложено к n-карману, в котором они расположены.

Конденсаторы этой ИС реализованы по технологии МДП, которая включает дополнительный этап фотолитографии для создания тонкого диэлектрического слоя МДП-структуры.

На этапах изготовления ИС используется негативный фоторезист, за исключением стадии разделительной диффузии, когда используется позитивный фоторезист.

выводы

В данной работе была разработана топология и рассчитаны параметры интегральной логической схемы резисторно-конденсаторно-транзисторной логики (РЭТЛ). Приведенные расчеты подтверждают полное соответствие разработанной ИС требованиям технического задания. Топология микросхемы разработана с учетом технологических возможностей оборудования. Линейные размеры элементов и расстояния между ними больше минимально допустимых, что обеспечит меньшую погрешность производства, а, следовательно, и больший выход годной продукции при групповом производстве.

Электрические параметры схемы учитывают работу схемы в реальных условиях, а именно скачки напряжения питания и напряжения на логических входах.

Расчеты параметров элементов схемы предусматривают ее работу в климатических условиях, характерных для широты Украины.

Разработанная ИС полностью пригодна для работы в современной электронной аппаратуре.

Библиографический список