Разработка конструкции топологии и технологического процесса изготовления интегральной микросхемы (стр. 3 из 5)
Получим, что
.По графику
при 
, тогда 
.Окончательно:
; 
Топологический расчет транзистора
Цель топологического расчета – получение в плане минимально возможных размеров областей транзистора, которые зависят от мощности рассчитываемой транзистором и следующими топологическими ограничениями.
а) Минимальный размер элемента топологического рисунка аmin обусловленный разрешающей способностью процесса фотографии (4мкм).
б) Максимальное отклонение размера элемента рисунка ±∆1 = 0,5 мкм обусловлены погрешностями размеров элементов рисунков фотошаблона и погрешностями размеров на операциях экспонирования и травления.
в) Погрешностями смещения ±∆2 = ±2 мкм.
г) Боковая диффузия примеси под маскирующий окисел.
При высоких уровнях тока резко проявляется эффект оттеснения эмиттерного тока. Поэтому токонесущая способность транзистора определяется не площадью эмиттера, а периметром. Отсюда при проектировании эмиттера необходимо обеспечить максимальное отношение периметра к площади.
Рассчет эмиттерной области
Размер окна под эмиттерный контакт lЭКмин =аmin = 4мкм.
Примем lЭК = 10мкм
Размер проводника над эммитером:
Рис.8
lЭП ³ lЭК + 2 ∆2+2 ∆1 = 15 мкм.
При дальнейшем расчете необходимо учесть следующие требования:
а) Расчет вести на наиболее неблагодарное сочетание погрешностей;
б) Отсутствие перекрытия перехода кромкой проводника (уменьшение паразитной емкости);
в) Полное заполнение металлом окна под контакт;
г) Расстояние между боковыми переходами смежных областей равно диффузионной длине не основных носителей.
Рис.9
Учитывая условие б) имеем:
lЭ = lЭП +2∙∆l + 2 ∙∆2=15 + 1 + 4 = 20 мкм
Размер окна под диффузию эммитерной области:
lОЭ = lЭ – 2 ∙ Хпер(Э-Б)= 20 – 4 = 16 мкм.
Периметр эмиттерной области можно определить по формуле:
П = 6 ∙ JЭ1 = 2 ∙ l Э1 + 2 ∙ l Э2 (в мкм) (*)
Jэ – максимальный ток эмиттерной области, мА.
l Э1, l Э2 – длина и ширина эмиттерной области, мкм.
l Э1min =amin=2Xпер Э-Б=4+4=8 мкм
Примем l Э1 = 25 мкм;
Из формулы (*):
мкм; при JЭ =20 мА.Окончательно: l ЭП =15 мкм; lЭК = 10 мкм;
lОЭ = 16 мкм; lЭ=20 мкм;
Расчет размеров базовой области
Топологический расчет базовой области сводится к определению расстояния между переходами в месте расположения базового контакта dБ1
и расстояния dБ2 на участках, где нет контакта.
Размер окна под базовый контакт lБК≥ 2аmin.
Размер базового проводника
lБПмин = lБК + 2∙∆1 + 2∙∆2=8 +1 + 4 = 13 мкм.
Примем lБП=17,5
Учитывая требования б), размер между переходами Э-Б и Б-К, где есть базовый контакт:
dБ1= lБП+2∙∆1+2∙∆2+аmin= 17,5 + 1 + 4 + 4 = 26,5 мкм.
Рис.10
Размер между переходами Э-Б и Б-К со стороны, где нет базового контакта
Рис.11
При соблюдении требования г) {lПБ = 4 мкм.}
dБ2 = lПБ + ∆1 + ∆2 = 6.5 мкм. Примем dБ2 = 7 мкм.
Определим большую сторону базовой области:
lБ1 = lЭ + dБ1 + dБ2 = 25 + 26,5 + 7 = 58,5 мкм.
Определим размер меньшей стороны базовой области:
lБ2 = lЭ + 2 ∙ dб2= 25 + 14 = 39 мкм.
Размеры окна под диффузию базы:
lБО1 = lБ1 – 2∙Хпер.(Б-К) = 52,5 мкм.
lБО2 = lБ2 – 2∙Хпер.(Б-К) = 33 мкм.
Окончательно: lБК = 8 мкм; lБ2= 39 мкм. lБО1= 52,5 мкм.
lБП= 17,5 мкм. lБ1= 58,5 мкм. lБО2= 33 мкм.
Расчет размеров коллекторной области
Размер окна под коллекторный контакт примем:
lon+ = lКК = 2аmin = 8 мкм.
Тогда размер коллекторного проводника:
lКП = lКК + 2 ∙ ∆1 + 2 ∙ ∆2 = 13 мкм.
а размер между переходами К-П и Б-К в стороне контакта:
dК1 = lКП + 2 ∙ ∆1 + 2 ∙ ∆2 + аmin = 22 мкм.
Размер между переходами К-П и К-Б в стороне, где нет контакта, но есть n+-область:
ln+ = lоn+ +2 ∙ Хпер.(Б-Э)= 8 + 4 = 12 мкм.
dK2 = ln+ + 2 ∙ ∆1 + 2 ∙ ∆2= 12+ 1 + 4 = 17 мкм.
Рис.12
Размер большой стороны коллекторной области:
lK1 = lБ1 + dК2 + dК1=58,5 + 39 = 97,5 мкм.
lК2 = lБ2 + 2∙dК2= 67+ 39 = 106 мкм.
Размер окна под разделительную диффузию примем lор = аmin = 4 мкм.
Тогда размер между коллекторными областями в плане (ширина изолирующего канала):
B = lOP + 2∙Хпер(К-П)=4 + 2 ∙ 2 = 8 мкм.
Окончательно: lКК = 8 мкм lК2 = 97,5 мкм ln+ = 12 мкм lOP = 4 мкм
lКП= 13 мкм lК1= 106 мкм в = 8 мкм
Расчет геометрических размеров резисторов
Расчет геометрических размеров интегрального полупроводникового резистора начинают с определения его ширины. За расчетную ширину b резистора принимают значение, которое не меньше наибольшего значения одной из трех величин: bтехн, bточн, bр, т.е.
, где bтехн - минимальная ширина резистора, определяемая разрешающей способностью технологических процессов (4 мкм); bточн - минимальная ширина резистора, при которой обеспечивается заданная погрешность геометрических размеров; bр - минимальная ширина резистора, определяемая из максимально допустимой мощности рассеяния.Расчет геометрических размеров резистора R1-R3, R5, R6 (Б.О.):
 |  ;   ;    где     |
Расчет геометрических размеров резистора R4(Б.О.):
 |  ;  ;    где     |
Расчет геометрических размеров резистора R7-9(Б.О.):
 |  ;  ;    где     |
Расчет геометрических размеров конденсаторов
Рис.13
Тип конденсаторов выберем на основе базово-коллекторного перехода, т.к. он обладает высокой добротностью, достаточным пробивным напряжением и средней удельной емкостью