Разработка интегральных микросхем (стр. 10 из 15)

За расчетную ширину

резистора принимают значение, которое не меньше наибольшего значения одной из трех величин:

т.е.:

; (5)

Промежуточные значения ширины резистора:

-, (6)

где ∆_трав – погрешность, вносимая за счёт растравливания окон в маскирующем окисле перед диффузией, ∆y – погрешность, вносимая за счёт ухода диффузионного слоя под маскирующий окисел в боковую сторону.

Реальная ширина резистора на кристалле:

-; (7)

Расчётная длина резисторов:

- (8)

где k₁ и k₂ – поправочные коэффициенты, учитывающие сопротивление контактных площадок и областей резистора, зависящий от конфигурации контактных областей резистора, N_изг – количество изгибов резистора на угол

;

Значение коэффициентов

обычно равно 2.

Промежуточное значение длины резистора:

(9)

Реальная длина резистора на кристалле:

(10)

[8. стр. 29-38]

Таблица 3.3.1 Результаты расчета интегральных ионно – легированных n- типа резисторов.

Параметр	Обозначение резисторов
Параметр	R1	R2	R3	R4
, Ом/ÿ	1000	1000	1000	1000
, мкм	5	5	5	5
,кОм	4.7	2.2	470	2.2
	2×10^-3	2×10^-3	2×10^-3	2×10^-3
	2.85	1.6	235.5	1.6
	4.7	2.2	470	2.2
	21.744	31.782	2.174	31.782
	0.01	0.01	0.01	0.01
, мкм	21.744	31.782	2.174	31.782
, мкм	20.504	30.542	46.26	30.542
, мкм	21	31	45	31
, мкм	22.24	32.24	46.24	32.24
, мкм	37.808	25.792	2.159×10⁴	25.792
,мкм	39.049	27.032	4333	27.032
L_топ,мкм	40	28	4335	28
L, мкм	38.76	26.76	4334	26.76
	0.1	0.1	0.1	0.1
	0.1	0.1	0.1	0.1
,^оС	185	185	185	185
/R	0.513	0.561	0.47	0.561

Из таблицы расчетов видно, что резистор R3 номиналом 470 кОм реализовать в интегральном исполнении невозможно, следовательно данный резистор вынесен за пределы кристалла. В микросхеме, как уже было сказано выше, под данный резистор предусмотрено два дополнительных вывода.

3.4 Расчёт параметров конденсаторов

Основная часть полупроводниковых микросхем не содержит конденсаторов из-за их большой площади. Поэтому, если требуется емкость более 50 ...100 пФ, применяют внешние дискретные конденсаторы, для подключения которых в микросхемах предусматривают специальные выводы.

В интегральных полупроводниковых конденсаторах роль диэлектрика могут выполнять обеднённые слои обратносмещённых p-n переходов или плёнка окисла кремния, нитрида кремния, роль обкладок – легированные полупроводниковые области или напыленные металлические плёнки. Характеристики конденсаторов полупроводниковых микросхем невысоки, а для получения больших ёмкостей необходимо использовать значительную площадь схемы. Поэтому при проектировании электрической схемы полупроводниковой микросхемы стремятся конденсаторы исключить. Учитывая большие величины емкостей проектируемых конденсаторов (1000, 330 пФ) выбираем в качестве конденсаторов МДП-конденсаторы.

У МДП-конденсаторов нижней обкладкой служит эмиттерный n⁺-слой, верхней – плёнка Al. Наиболее технологичным диэлектрическим материалом для конденсаторов является SiO₂, наносимый термическим методом химического осаждения из газовой камеры. Толщина диэлектрика составляет 0.05…0.12мкм.

В качестве обкладок конденсаторов с указанным диэлектриком будем использовать алюминий. Такие обкладки обеспечивают высокую добротность конденсаторов.

Исходные данные:

С1 = 10 пФ ± 20%;

U_раб = 12 В.

Определим минимальную толщину диэлектрика:

d_min = K_з U_раб / E_пр (1)

где К_з – коэффициент запаса (К_з =3);

U_раб – рабочее напряжение конденсатора;

E_пр- электрическая прочность диэлектрика (E_пр=10⁷ В/см);

Таким образом получим:

мкм;

Ёмкость МДП-конденсатора определяется выражением:

С = 0.0885ε S / d (2)

где ε– относительная диэлектрическая проницаемость равная

(Ф/м) (для SiO₂ e=4 ) ;

d- толщина диэлектрика;

S – площадь верхней обкладки конденсатора;

Площадь обкладок конденсатора определяется по формуле:

(3)

мм²;

где С0 – удельная емкость конденсатора. Для формирования диффузионных конденсаторов может быть использован любой из p-n переходов транзисторной структуры. В данном случае мы будем использовать диффузионный конденсатор на переходе база – коллектор. Исходными данными для данного перехода является С₀=400 пф/мм.

S= 0,025мм².

Размеры верхних обкладок конденсаторов (для квадратного конденсатора А=

А=0,158мм=158 мкм.

[8, стр. 40-41]

4. Выбор и обоснование технологии изготовления микросхемы

Процесс изготовления современных полупроводникоых ИС весьма сложен. Он проводится только в специальных помещениях с микроклимитом на прецезионном оборудовании. В настоящее время для создания полупроводниковых ИС на биполярных транзисторах используется несколько разновидностей технологических процессов, отличающихся главным образом способами создания изоляции между отдельными элементами [1, стр.26]. Основные технологические операции изготовления полупроводниковых микросхем можно разделить на шесть этапов.

1. Подготовка слитков к резке на пластины. Первоначально выращивают слиток кремния, затем этот слиток готовят к резке на пластины – отрезают затравочную и хвостовую часть, а также удаляют части слитка с электрофизическими параметрами, не соответствующими установленным нормам или с недопустимыми требованиями. Калибровка выполняется шлифовкой по образующей поверхности слитка (круглое шлифование) шлифовальным кругом. После калибровки торцы слитка подшлифовывают так, чтобы они были строго перпендикулярны геометрической оси слитка, а для удаления механически нарушенного слоя и загрязнений слиток травят. Контроль кристаллографической ориентации торца слитка и базового среза выполняется рентгеновским или оптическим методами. Базовый и дополнительные срезы получают сошлифовыванием слитка по образующей алмазным кругом на плоско-шлифовальном станке. Для получения срезов слиток соответствующим образом закрепляют в специальном зажиме. После базового среза слиток разворачивают в зажиме, закрепляют и сошлифовывают вспомогательный срез. После шлифования срезов слиток травят.[9]