Другие предметы \ Конструирование и технология микросхем и микропроцессоров

Разработка конструкции и технологии изготовления полупроводниковой интегральной микросхемы (категория РЭА – для эксплуатации в закрытых помещениях), страница 3

Среди рассмотренных структур полупроводниковых резисторов для реализации резисторов ИМС заданных номиналов наиболее подходят диффузионные резисторы на основе базового (все кроме R5) и эмиттерного слоя (R5). Так как пинч – резисторы применяются при сопротивлении резисторов более 60 кОм, то они уже только поэтому нам не подходят. Эпитаксиальные и ионно-легированные резисторы имеют более значительный разброс номиналов сопротивления, чем диффузионные резисторы на основе базового слоя.

Расчет геометрических размеров интегрального полупроводникового резистора начинают с определения его ширины. За расчетную ширину b_РАСЧ принимают значение, которое не меньше наибольшего значения одной из трех величин: b_ТЕХН, b_ТОЧН, b_P, то есть b_РАСЧ³ max{ b_ТЕХН, b_ТОЧН, b_P }, где

b_ТЕХН – минимальная ширина резистора, определяемая разрешающей способностью технологических процессов;

b_ТОЧН – минимальная ширина резистора, при которой обеспечивается заданная погрешность геометрических размеров;

b_P – минимальная ширина резистора, определяемая из максимально допустимой мощности рассеяния.

Величину b_ТЕХН для планарно-эпитаксиальной технологии примем b_ТЕХН=5 мкм

Величину bточн определяют из выражения

где Db и Dl – абсолютные погрешности ширины и длины резистивной полоски, обусловленные технологическими процессами. Для типовых технологических процессов Db=Dl=0,05–0,1 мкм. Примем Db=Dl=0,1 мкм.

Кf – коэффициент формы резистора;

R – сопротивление резистора;

γkf - относительная погрешность коэффициента формы резистора;

γr - полная относительная погрешность диффузионного резистора;

γρs - относительная погрешность воспроизведения удельного поверхностного сопротивления легированного слоя ( для типовых технологических процессов γρs =0,05 – 0,1) выберим γρs = 0,05;

γt = α ΔT - температурная погрешность сопротивления (ΔT=105К исходя из условий технического задания: ИМС предназначена для эксплутации во всеклиматическом районе).

Ширину b_P определяют из выражения

где Pd – максимально допустимая удельная мощность рассеяния, выбираемая в зависимости от условий эксплуатации ИМС (Pd=4 Вт).

Определяется промежуточная ширина резистора

bpr = bрасч где Dtraw – погрешность, вносимая за счет растравливания окон в маскирующем окисле перед диффузией (для типовых процессов диффузии Δtraw=0,2–0,5 мкм);

Dy – погрешность, вносимая за счет ухода диффузионного слоя по маскирующий окисел в боковую сторону (ориентировочно Dy составляет 60% глубины базового слоя и 80% глубины эмиттерного слоя).

Для выбора геометричекой формы проектируемых резиторов также воспользуемся данными приведёнными в [2] и [3], форму выберем в сответствии с номиналом резистора.

Расчет резистора сопротивлением R1=4 кОм

- коэффициент формы резистора

bтех - минимальная ширина резистора

- для планарно-эпитаксиальной технологии

Db и Dl - абсолютные погрешности ширины и длины резистивной полоски

- для типовых технологических процессов

Из трех значений выбираем больший

- погрешность, вносимая за счет растравливания окон в маскирующем окисле перед диффузией (для типовых технологических процессов Dтрав=0,2 - 0,5 мкм).

- погрешность, вносимая за счет ухода диффузионного слоя под маскирующий окисел в боковую сторону (ориентировачно Dy составляют 60% глубины базового слоя и 80% глубины эмиттерного слоя).