Разработка полупроводниковой интегральной микросхемы, реализующей логическую функцию «И-НЕ», страница 4

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп. одп.

Датта
 

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп. одп.

Датта
 

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп. одп.

Датта
 

Таким образом, статический коэффициент передачи h21e составляет 102, что удовлетворяет предъявляемым к разрабатываемому транзистору требованиям

Выбор и обоснование структуры диода ИМС

Диоды широко применяются в ИМС и предназначены либо для того, чтобы выводить транзисторы из насыщения, либо для выполнения логических функций. Используются в основном две разновидности диодов : диоды с p-n-переходом (диоды , построенные на основе база-эмиттерного или база-коллекторного переходов) и диоды с барьером Шотки.

Как  уже отмечалось выше, основным требованием предъявляемым к разра-батываемой ИМС является требование повышения ее быстродействия.

Среди диодов с  p-n-переходом наибольшим быстродействием (время переключения из открытого состояния в закрытое) обладает конструкция диода на основе перехода база-эмиттер с коллектором, закороченным на базу (порядка 10 нс ).В  то же время  диоды с барьером Шотки  обладают временем переключения из открытого состояния в закрытое  ≤ 0,1 нс [8].Кроме того, диод Шотки обладает достаточно низким  падением напряжения на переходе в открытом состоянии Uдш = 0,3…0,4 В при токах, соответствующих рабочим токам других элементов ИМС. Температурная зависимость диодов Шотки в 1,5…2  раза слабее, чем у  диодов на основе p-n-переходов [7].Предельная рабочая частота диода Шотки  fдш = (3…4)fh21b.

Диод Шотки представляет собой контакт металла с полупроводником ( в данном случае для формирования диода Шотки выбран алюминий,так как он чаще всего используется для разводки , и что, следовательно, не приводит к усложнению технологического процесса,вызванное использованием другого металла для формирования диода). Шотки. Диод Шотки отличает от диодов на основе p-n-переходов то, что он работает на основных носителях и не  приводит к появлению процессов инжекции неосновных носителей с последующим рассасыванием их при переключении напряжения с прямого на обратное. В транзисторе с барьером Шотки отсутствуют накопление и рассасывание избыточных носителей.

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп. одп.

Датта
 

Из-за возможности  возникновения сильных электрических полей на краях контакта металл – полупроводник, приводящих к пробою диода, необходимо для предотвращения пробоя применять следующие конструктивные методы : либо формировать по переферии контакта сильно легированную p+-область ( так называемое охранное кольцо), либо необходимо применять расширенный металлический контакт, частично расположенный на поверхности диэлектрика SiO2. Выберим второй метод, так как он является более эффективным и простым: во-первых, не требуется создания дополнительных кольцевых  p-n-переходов у краев металлического контакта ; во-вторых, в первом методе происходит увеличение емкости прибора за счет большой емкости p-n-перехода, что ведет к увеличению времени переключения диода Шотки.

Структура диода Шотки с расширенным металлическим контактом предста-влена на рис.7

Рис.7   Структура диода Шотки

Лист

Изм