Расчет геометрических размеров резисторов и разработка топологии интегральных микросхем (стр. 5 из 5)

где В- ширина резистора

L- длинна резистора

Формула для расчёта длинны резистора L:

L=

Все величины входящие в формулу нам известны поэтому рассчитаем длину каждого из резисторов.

1)

2)

В

3)

4)

4. Проектирование топологии ИМС

Важнейший этап проектирований полупроводниковой микросхемы заключается в преобразовании ее электрической схемы в топологию. Сущность разработки топологии микросхем состоит в определении взаимного расположения элементов на подложке Разработка топологии не сводится к размещению элементов на подложке. Этот процесс должен осуществляться так, чтобы обеспечить оптимальное расположенеэлементов, при котором уменьшается влияние паразитных аффектов, присущих полупроводниковым микросхемам. Поэтому одной из основных задач при разработке топологии микросхемы является выбор критерия оптимальности размещения элементов. В настоящее время при разработке топологии полупроводниковых микросхем с однослойной металлизацией обязательными считаются следующие критерии: минимизация общей суммарной длины соединений; минимизация числа пересечений межэлементных соединений. Проектирование топологии микросхем носит индивидуальный характер и зависит от степени сложности принципиальной электрической схемы,*Тем не менее при разработке топологии необходимо выполнять следующие основные правила:

1 Для учета влияния диффузии примеси под маскирующий окисел, растравливания окисла, ошибок фотолитографии при составлении топологической схемы все элементы схем, кроме контактных площадок, рекомендуется размещать на расстоянии от щели под разделительную диффузию, равном удвоенной толщине эпитаксиального слои,

2 К изолирующим р-n-переходам всегда должно быть при ложе но напряжение обратного смещения, что практически осуществляется подсоединением подложки р-типа, или области разделительной диффузии р-типа, к точке схемы с наиболее отрицательным потенциалом. При этом обратное напряжение, приложенное к изолирующему р-n-переходу, не должно превышать напряжения пробоя.

3. При размещении элемента микросхем и выполнении зазоров между ними, необходимо строго выполнять ограничения, соответствующие типовому технологическому процессу.

4. Резисторы, формируемые на основе базового диффузионного слоя, можно располагать и одной изолированной области, которая подключается к самому положительному потенциалу схемы, т. е. к коллекторному источнику питания.

5. Резисторы на основе эмиттерного и коллекторного слоев следует располагать в отдельных изолированных областях.

6. Реальная форма резисторов, кроме ширины подоски, не является критичной. Резисторы могут быть прямыми, изогнутыми или иметь любую другую форму одна ко во всех случаях отношение длины резистора к его ширине должно быть согласовано с удельным сопротивлением исходного диффузионного слоя и обеспечено получением заданного номинала. Высокоомные резисторы рекомендуется выполнять в виде параллельных полосок с перемычками между ними. Номинальное значение резистора в этом случае будет выдержано более точно, чем при изогнутом резисторе.

7.Для уменьшения мест локального нагрева резисторы с большой рассеиваемой мощностью ме следует располагать вблизи активных элементов а рекомендуется выносить их на край кристалла

8. Резисторы, у которых необходимо точно выдержать отношение номиналов, должны иметь одинаковую ширину и конфигурацию и располагаться рядом друг с другом. Это правило относится И к другим элементам микросхем, для роторых требуется обеспечить согласование характеристик, т. е. их топологии должны быть одинаковы, а взаимное расположение — как можно более близким.

9. Любой диффузионный резистор может пересекаться проводящей дорожкой, гак как проведение металлизированного проводника по слою двуокиси кремния, покрывающему резистор, не оказывает существенного вредного влияния.

10. Форма и место расположения конденсаторов не являются критичными

11. Для диффузионных конденсаторов требуются отдельные изолированные области. Исключение составляют случаи, когда один из выводов конденсатора является общим с другой изолированной областью.

12. Транзисторы n-р-n-типа, работающие в режиме эмиттерного повторителя, можно размещать в одной изолированной области вместе с резисторами.

13. Все коллекторные области n-типа, имеющие различные потенциалы, должны быть изолированы.

14. Для каждого диода, формируемого на основе перехода коллектор — база, должна быть предусмотрена отдельная изолированная область. Диоды, формируемые на основе перехода эмиттер— база,, можно размещать в одной изолированной области.

15. Для улучшения развязки между коллекторными изолированными областями контакт к подложке рекомендуется выполнять в непосредственной близости от мощного транзистора.

16. Для диффузионных перемычек всегда требуются отдельные изолированные области.

17- Для уменьшения паразитной емкости между контактными площадками и подложкой под каждой из них рекомендуется создавать изолированную область. В этом случае емкость между контактной площадкой и подложкой оказывается включенной последовательно с емкостью изолирующего перехода и, следовательно, результирующая паразитная емкость уменьшается.

18. Соединения, используемый для ввода питания и заземления, следует вы полегать в виде коротких широких полосок, что обеспечивает уменьшение паразитных сопротивлении.

19, Число внешних выводов в схеме, а также порядок расположения и обозначения контактных площадок выводов микросхем на кристалле должны соответствовать выводам корпуса.

20- Коммутация элементов микросхем должна иметь минимальное количество пересечений. Если полностью избежать пересечений не удается, их можно осуществить, используя обкладки конденсаторов, формируя дополнительные контакты к коллекторным областям транзисторов, применяя диффузионные перемычки и, наконец, создавая дополнительный слой изоляции между пересекающимися проводниками. При разработке топологической схемы необходимо стремиться к получению минимально возможной длины межэлектродных соединений.

21. Когда наличие паразитных емкостей не существенно, резисторы могут быть размещены в тех же изолированных областях, что и транзисторы. При этом не имеет значения, должны ли они соединяться между собой. Расстояние между резисторами должно быть не менее 10 мкм. Коллектор транзистора и резистор должны располагаться на расстоянии не менее 12 мкм.

22. Расстояние между диффузионной базовой областью н контактом коллектора может быть увеличено, чтобы провести одну или две металлические дорожки между контактами коллектора и базы. Это можно сделать, так как коллекторный ток главным образом протекает от базы через скрытый слон к коллекторному контакту. Однако чем больше расстояние между базой и коллектором, тем больше паразитное сопротивление и паразитная емкость коллектора. Металлический проводник не может быть размещен между контактами базы и эмиттера за счет удлинения диффузионного базового слоя.

23. Наиболее важным.правилом при разработке топологии является минимизации площади. за1гимаемой микросхемой. Это позволяет увеличить число микросхем, изготовляемых на пластине с заданным диаметром, Кроме того, необходимо учесть, что вероятность случайных дефектов н полупроводниковом кристалле возрастает с увеличением площади.

5. Выводы о проделанной работе

В данном курсовом проекте разработана топология интегральной микросхемы.

Разработанная мной топология соответствует электрической принципиальной схеме, учитывая топологические ограничения, и использует исходные конструктивные данные.

Для изготовления заданной схемы была выбрана планарная технология на кремниевой пластине. Изоляция элементов схемы осуществляется с помощью обратно смещённого р-n перехода.

Топология кристалла была разработана с учётом конструктивно-технологических ограничений' и требований. Размеры диффузионных резисторов, использованных в схеме, были рассчитаны упрощённым методом.

Разработанная топология интегральной микросхемы не требует сложного оборудования и обеспечивает приемлемый результат для заданной схемы.

Список использованной литературы

1.Николаев И.М., Филинюк Н.А. Интегральные микросхемы и основы их проектирования. - М.: Радио и связь. 1992.

2.Конструирование и технология микросхем. Курсовое проектирование под ред. Коледова Л.А. - М: высшая школа. 1984

3.Степаненко И. П. Основы микроэлектроники - М.: Советское радио, 1980

4.Черчение под ред. Куликова А.С. - М: высшая школа, 1989

5.Малышева И. А. Технология производства интегральных микросхем - М: Радио и связь, 1991.