.
(3.1)
Для построения топологии ИС используют шаг координатная сетка, так что любой размер элемента должен быть кратным ее шагу γ. Обычно в качестве шага берется целое цисло (в мкм) в интервале 1-10 (в зависимости от плотности заполнения). Поэтому за окончательное расчетное значение эффективной ширины резистора bэф принимают ближайшее целократное шагу γ, удовлетворяющее (3.1).
Далее производят расчет контактных площадок. При этом необходимо определить размеры контактных площадок и их коэффициенты формы kк.
Топологический расчет резисторов завершается определением ширины резистора и размеров контактной площадки на фотошаблоне (т.е. размеров окон для диффузии). Для резисторов типа «меандр» (рис. 3.4, в) необходимо, чтобы расстояние на фотошаблоне между соединенными участками было не меньше 3Δbбок.
4 Конденсаторы
Конденсаторы в ИС обычно выполняют на основе барьерной емкости p-n-перехода (диффузионные конденсаторы - ДК), реже структуры «металл-диэлектрик-полупроводник» (МДП). Оба вида реализуются в техпроцессе n-p-n-транзисторных структур без введения дополнительных операций.
Анализируя ТЗ, можно предположить, что данный конденсатор относится к структуре «коллектор-подложка» (К-П).
В процессе проектирования конденсаторов ИС необходимо выбрать их тип и
определить геометрические размеры в плане, удовлетворяющие исходным данным. К исходным параметрам относятся в первую очередь емкость С, максимальное рабочее напряжение на обкладках Uраб, постоянная составляющая напряжения на обкладках U0, а также потери tgδ. Поскольку конденсаторы проектируются на основе ранее разработанной ИС, известными являются все электрофизические характеристики диффузионных слоев.
При проверочном расчете конденсаторов определяется пробивное напряжение структуры Uпр. Потери в диффузионных конденсаторах можно ориентировочно оценить по следующим выражениям:
(4.1)
- для резкого p-n-перехода;
(4.2)
- для плавного p-n-перехода с градиентом концентрации примесей a. В (4.1) NА и NД есть концентрации акцепторов и доноров на границах обедненного слоя.
5 Проводящие элементы
Для изготовления проводящих элементов (соединительных проводников контактных площадок и т.п.) в ИС обычно используют пленку алюминия. Поверхность кристалла окисляют, проводят фотолитографию, вскрывая контактные окна к сформированным элементам, после чего термически напыляют алюминий и фотолитографией с последующим травлением получают необходимый рисунок проводящего слоя. Толщина слоя алюминия обычно составляет 1,5 мкм; при этом его удельное поверхностное сопротивление ρs≈0,05 Ом/кв.
При проектировании ИС может возникать необходимость определения минимально допустимой ширины проводника Вmin при заданном токе I. Для этого расчета предельна плотность тока через проводник может быть равной jmax≈2∙105 А/см2.
Пересекающиеся цепи электрической схемы разделяют либо прокладкой металлической шины над телом резисторов, изолированных слоем SiO2, либо включением в один из проводников «диффузионной перемычки» - по сути низкоомного резистора на основе эммитерной n+-области. Сопротивление такой перемычки составляет 10-15 ОМ, занимаемая площадь – порядка площади маломощного транзистора.
Контактной площадкой ИС является увеличенный участок металлизации, предназначенный для внешних присоединений или контроля. Размеры контактных площадок устанавливаются конструктивно-технологическими ограничениями в зависимости от способа контактирования. Контактные площадки обычно располагают по периферии кристалла на участках подложки, где отсутствуют элементы ИС. Контактные площадки изолированы от подложки слоем окисла. Для предовращения замыкания площадок на подложку в случае нарушения окисла под каждой площадкой следует формировать защитную изолированную область.
6 Разработка топологии ИС
Целью разработки топологии ИС является установление пространственного взаиморасположения элементов ИС, конфигурации всех ее слоев. При этом фигуры топологии изображают таких форм и размеров, какими они должны быть на фотошаблонах для соответствующих фотолитографий (т.е. боковая диффузия на топологии не отражается).
Исходными для топологии являются электрическая принципиальная схема ИС, конструктивно-технологические ограничения, принятая технология изготовления, конструкции и размеры элементов, вертикальная структура ИС.
Разработка топологии включает следующие основные этапы:
1) преобразование принципиальной электрической схемы в топологическую и выбор изолирующих областей;
2) размещение элементов на площади кристалла;
3) трассировка соединительных проводников.
На основе разработанной топологии ИС выполняется комплект конструкторской документации.
Литература
1 Королев В. Л., Карпов Л. Д. Конструирование полупроводниковых интегральных схем: Учебное пособие. Красноярск, 1992.118с.
2 Матсон Э. А., Крыжановский Д. В. Справочное пособие по конструированию микросхем. Минск: Вышейш. шк., 1982. 224 с.
3 Пономарев М. Ф., Коноплев Б. Г. Конструирование и расчет микросхем и микропроцессоров. М.: Радио и связь, 1986. 176 с.
4 Коледов Л. А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. М.: Радио и связь, 1989. 400с.
5 Шалимова К. В. Физика полупроводников. М.: Энергия, 1976. 416с.
6 Новиков В. В. Теоретические основы микроэлектроники. М.: Высшая школа, 1972. 296 с.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.