Погрешность двух последних параметров оказалась значительной ввиду того, что при экстракции параметров модели ПТУП в теории допускались некоторые приближения, и для достижения соответствия расчетных значений Ri и RO необходимо несколько преобразовать соотношения вышеописанной методики.
Основным элементом ИМС истокового повторителя является ПТУП. Поэтому, исходя из требований, предъявляемых к ПТУП, производят выбор физической структуры различных областей.
В физическую структуру разрабатываемой ИМС входят 7 технологических слоев: эпитаксиальный слой, p+-разделение, p-базовый слой, n+-эмиттерный слой, окисел SiO2, контактные окна, металлизация.
Все эти слои формируются на p-подложке 480 КДБ10 Ø100 мл., причем изоляция элементов осуществляется p+-разделительными слоями, тип проводимости которых противоположен типу проводимости эпитаксиального слоя и совпадает с типом проводимости подложки.
Резисторы в ИМС создаются на основе базового слоя.
В схеме использован диод смещения затвора ПТУП на основе перехода база-эпитаксиальный слой и применяется однослойная металлизация.
В качестве основы для разрабатываемой ИМС была использована физическая структура ИМС истокового повторителя, которая изготавливалась на предприятии ОАО «Орбита», г. Саранск.
Выбор физической структуры был обусловлен тем, что:
1. В микросхемах рабочие напряжения не превышают 2 В.
2. Параметры физической структуры разрабатываемой ИМС приблизительно соответствуют параметрам ИМС истокового повторителя.
3. Минимальная проектная норма – 3 мкм.
Технологический маршрут изготовления и нормы на контролируемые параметры ИМС истокового повторителя приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Маршрут изготовления и нормы на контролируемые параметры ИМС истокового повторителя. Подложка 480 КДБ10 Ø100 мл
| № п/п | Наименование операции | Нормы на параметры |
| 1, 2 | х/о, Эпитаксиальное наращивание | ρ = 3 ± 0,5 Ом/ÿ hэс = 3 ± 0,4 мкм |
| 1, 2 | х/о, окисление | h = 0,5 ± 0,03 мкм |
| 3 | Фотолитография I под разделение | |
| 4, 5 | х/о, разделительная диффузия | RS = 15 ± 3 Ом/ÿ; xJ ³ hэс |
| 6 | Снятие SiO2 | |
| 7 | Контроль UИЗ | UИЗ > 80 В |
| 8, 9 | х/о, окисление | h = 0,5 ± 0,03 мкм |
| 10 | Фотолитография II под затвор | |
| 11, 12 | х/о, подокисление | hок = 0,12 мкм |
| 13 | Ионное легирование бором | xJ = 2,3 ± 0,2 мкм |
| 14, 15 | Обработка в Каро, х/о | |
| 16 | Диффузия бора, II ст. | RS = 100 ± 10 Ом/ڤ; hок = 0,35 ÷ 0,52 мкм |
| 17 | Фотолитография III под исток-сток | |
| 18 | Контроль RS, UПР, JКАНАЛА | |
| 19, 20 | х/о, диффузия фосфора | RS = 5 ± 1 Ом/ڤ; hок = 0,3 ÷ 0,4 мкм; xJ = 1,0 ÷ 2 мкм |
| 21 | Фотолитография IV под контактные окна | |
| 22 | Контроль RS, JКАНАЛА | JКАНАЛА2зонд. ≈ 80 – 120 мкА; JКАНАЛА3зонд. ≈ 200 – 600 мкА |
| 23, 24 | х/о, напыление Al | hAl = 1,2 ± 0,2 мкм |
| 25 | Фотолитография V по Al | |
| 26 | Вплавление Al | |
| 27 | Контроль качества конактов | |
| 28 | Обезжиривание | |
| 29 | Осаждение SIO2 | h = 0,4 – 0,6 мкм |
| 30 | Химутонение | h = 400 – 40 мкм |
| 31 | Фотолитография VI | |
| 32 | Термообработка | |
| 33 | Контроль параметров | JКАНАЛАна крист ≈ 200 – 600 мкА |
| 34 | Функционирование |
При создании эскиза топологии разрабатываемой ИМС использовались топологии двух микросхем: 1 – ИМС производства ОАО «Орбита», г. Саранск; 2 – ИМС производства ОАО «НИИМЭ и «Микрон» г. Зеленоград. В качестве эскиза топологии разрабатываемой ИМС предлагается топология ИМС истокового повторителя производства ОАО «Орбита». Эскиз топологии разрабатываемой ИМС приведен в приложении А.
Принципиальная схема ИМС 1 содержит следующие элементы: VT1 – полевой транзистор, VD1 – диод, R1, R2 – резисторы. Принципиальная схема ИМС 2 содержит: VT1 – полевой транзистор, VD1 – диод, R1 – резистор. Таким образом, принципиальная схема ИМС 1 отличается от ИМС 2 числом резисторов. В первой схеме их два: R1 = 4,8 кОм; R2 = 10,6 кОм, а во второй один: R1 = 25 кОм.
Различия между ИМС существуют и в топологии. Топология этих микросхем различается по конструкции основного активного элемента – ПТУП. В ИМС 1 применена конструкция ПТУП шахматного типа, в то время как в ИМС 2 полевой транзистор выполнен в виде гребенчатой структуры. Также наблюдаются различия в конструкции резисторов.
Разрабатываемая ИМС выполняется по биполярной технологии, она имеет 4 вывода на кристалле: 1 – напряжение питания, 2 – выход, 3 – общий, 4 – вход.
Размеры кристалла разрабатываемой ИМС 0,71×0,71 мм.
В процессе выполнения дипломного проекта определим рациональность своего труда. Для этого необходимо сопоставить запланированное время на проектирование ИМС и оформление дипломного проекта с фактически затраченным. На первом этапе составим план работы, определим исполнителей и рассчитаем плановую трудоемкость выполнения отдельных этапов работы, рассчитаем удельный вес каждого этапа в общем времени, отведенном на дипломное проектирование. А затем проведем аналогичные расчеты по фактическим данным. Результаты расчетов приведены в таблице 5.1 [9].
Таблица 5.1 – Трудоемкость работы
| Этап | Содержание работы | Исполнитель | Трудоемкость | ||||||||||
| плановая | фактическая | ||||||||||||
| Чел.ч | % | Чел.ч | % | ||||||||||
| 1-й | Составление задания на дипломный проект | Руководитель на кафедре Дипломник | 0,5 0,5 | 0,08 0,08 | 0,5 0,5 | 0,10 0,10 | |||||||
| 2-й | Обзор литературы по тематике проекта | Дипломник | 66,5 | 12,31 | 60,5 | 11,66 | |||||||
| 3-й | Снятие зависимостей и характеристик | Руководитель на кафедре Дипломник | 3,0 120,0 | 0,56 22,22 | 3,0 130,0 | 0,58 25,05 | |||||||
| 4-й | Анализ и обработка результатов эксперимента | Дипломник | 150,0 | 27,78 | 130,0 | 25,05 | |||||||
| 5-й | Консультации по экологичности и безопасности | Консультант Дипломник | 1,0 1,0 | 0,19 0,19 | 1,0 1,0 | 0,19 0,19 | |||||||
| 6-й | Консультации по организационно-экономической части | Консультант Дипломник | 1,0 1,0 | 0,19 0,19 | 1,0 1,0 | 0,19 0,19 | |||||||
| 7-й | Консультации по написанию дипломного проекта | Руководитель на кафедре Дипломник | 20,5 75,0 | 3,80 13,89 | 20,5 75,0 | 3,95 14,45 | |||||||
| 8-й | Оформление дипломного проекта (на компьютере) | Дипломник | 100,0 | 18,52 | 95,0 | 18,30 | |||||||
| ИТОГО: | 540,0 | 100,0 | 519,0 | 100,0 | |||||||||
Из данной таблицы видно, что фактическая трудоемкость составила 519 человекочасов, что на 21 час меньше запланированной.
Отклонения произошли на 2-м, 3-м, 4-м и 8-м этапах. На обзор литературы по тематике проекта было потрачено времени немного меньше, чем было запланировано, что объясняется наличием необходимых библиографических источников в сети «Интернет». Больше времени потребовалось для снятия зависимостей и характеристик, и меньше для анализа и обработки результатов эксперимента. Оформление дипломного проекта заняло немного меньше времени ввиду модернизации компьютера.
Затраты, связанные с проектированием и моделированием схемы рассчитываются по смете, которая включает следующие статьи:
Материалы (в том числе затраты на электроэнергию).
Расходы на оплату труда.
Единый социальный налог.
Амортизационные отчисления.
Прочие расходы.
Затраты на материалы рассчитываются по формуле:
ЗМ = СМ + СЭЛ, (86)
где СМ – стоимость материалов, руб;