Расчет геометрических размеров резисторов и разработка топологии интегральных микросхем (стр. 1 из 5)
Калужский техникум электронных приборов
ЗАДАНИЕ
на курсовое проектирование по дисциплине «ИМС и основы их проектирования»
Тема задания
«Расчет геометрических размеров резисторов и разработка топологии ИМС»
Содержание
Введение
1. Исходные данные для проектирования
1.1 Схемотехнические параметры
1.2 Конструктивно-технологические данные и ограничения
2. Обзор литературы по теме курсового проекта
2.1 Классификация интегральных схем и их сравнение
2.2 Краткая характеристика полупроводниковых интегральных микросхем
3. Расчёт полупроводниковых резисторов
3.1 Общие сведения об изготовлении полупроводниковых резисторов
3.2 Порядок расчёта полупроводниковых резисторов
3.3 Расчёт полупроводниковых резисторов
4. Проектирование топологии ИМС
5. Выводы о проделанной работе
Список использованной литературы
Введение
Микроэлектроника — это направление электроники, охватывающее проблем исследования, конструирования, изготовления и применения электронных устройств с высокой степенью интеграции.
Микроэлектроника развивается по определенным закономерностям, имеющим ярко выраженное диалектическое содержание: переход количества в новое качество (от простого элемента к сложным системам); противоречия между основными технико-экономическими показателями (степенью интеграции и быстродействием, качеством и стоимостью, энергопотреблением и надежностью); взаимная зависимость выходных параметров изделий и технологической базы производства. Данные закономерности формируются в силу существующих физических процессов и в результате прямых и обратных связей между исследователями, разработчиками и технологами.
Микроэлектроника подразделяется на функциональную и интегральную. Современная микроэлектроника в значительной степени является интегральной, в основу которой положен схемотехнический принцип, заключающийся в сохранении традиционных методов реализации узлов и блоков аппаратуры на базе дискретных радиокомпонентов (резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов и т. д.) и разработке электрических схем на основе теории цепей. В микросхемах элементы объединяются (интегрируются) в объеме полупроводника или на поверхности диэлектрической подложки.
Факторами, определяющими развитие интегральной микроэлектроники, являются наличие сверхчистых материалов, использование совершенной технологии, применение высокопроизводительного специального оборудования. Современное производство микросхем характеризуется внедрением новых групповых технологических процессов (ионно-плазменных и плазмохимических, молекулярно-лучевой эпитаксии, электронной, рентгеновской и ионной литографии, ионной имплантации и др.) В перспективе к 2000 г. ожидается создание технологии, представляющей комплексную технологию промышленной обработки изделий с точностью 1 нм. При этом имеется в виду объединение в единую взаимосогласованную систему многочисленных обрабатывающих инструментов, контрольно-измерительных и управляющих устройств. Использование прецизионной технологии требует широкого ассортимента специального технологического оборудования.
Технический уровень сложности микросхем характеризуется степенью интеграции. Темпы развития микросхем впечатляющие. В 1959 г. кристалл содержал несколько элементов, к 1970 г. число элементов возросло до 103, к 1976 г.— до 104, к 1985 г. уже более 105, к 1992 г. ожидается 108—109 элементов. При этом стоимость одного кристалла повышалась весьма умеренно, так что стоимость одного элемента резко уменьшалась. Главным направлением исследований в микроэлектронике продолжает оставаться поиск возможности уменьшения размеров микросхем, а значит, повышение степени интеграции. Возможны три пути: уменьшение топологических размеров элементов микросхем; увеличение площади кристалла; переход к расположению элементов микросхем в нескольких слоях, так называемые трехмерные микросхемы. Каждый из этих путей характеризуется весьма существенными трудностями и не может рассматриваться как единственное верное решение проблемы повышения степени интеграции.
Наибольшие сложности в этом отношении представляет переход к трехмерной микроэлектронике. Это связано с очень серьезными технологическими трудностями, хотя поиски в этом направлении ведутся весьма интенсивно.
Наиболее простым способом на первый взгляд представляется увеличение размера кристалла. Однако практика промышленного производства микросхем показывает, что с увеличением площади кристалла резко возрастает вероятность появления дефектов. К числу таких дефектов могут относиться и внутренние дефекты исходного полупроводникового материала, и дефекты, вносимые в ходе технологических операций изготовления микросхем.
Чем большее число последовательных прецизионных технологических операций включает технологический процесс, тем более вероятным становится поражение кристалла тем или иным дефектом. В результате процент выхода годных микросхем с увеличением площади кристалла падает по экспоненциальному закону. Поэтому площадь кристалла должна быть достаточно малой, чтобы вероятность возникновения дефектов была минимальна. В результате усовершенствования производства кремниевых подложек и технологии изготовления микросхем плотность дефектов постоянно уменьшается, что позволяет увеличивать размеры кристаллов. При существующем в настоящее время технологическом оборудовании разумные уровни технологических потерь удается обеспечить при площади кристалла 50—60 мм. Уменьшение топологических размеров элементов микросхем связано с совершенствованием технологии.
Параллельно с интегральной микроэлектроникой начинает развиваться функциональная микроэлектроника, основанная на использовании физических принципов интеграции и динамических неоднородностей, обеспечивающих несхемотехнические принципы работы приборов и устройств.
Поскольку ИС, подобно электронной лампе или транзистору, представляет собой конструктивно единое целое, выполняет определенную функцию и должна удовлетворять определенным требованиям при испытаниях, поставках и эксплуатации, она относится к разряду электронных приборов. Однако по сравнению с диодом, транзистором и т. п. ИС является качественно новым типом прибора.
1. Исходные данные для проектирования
1.1 Схемотехнические параметры
На рисунке 1 изображена электрическая схема варианта № 5
Рис.1 Электрическая схема варианта № 1
1.2 Конструктивно-технологические данные и ограничения
Конструктивные и технологические ограничения, которые учитываются при разработке топологии интегральной микросхемы на биполярных транзисторах, изображены на рисунке 2. Расшифровка рисунка приведена в таблице 1.
Рис. 2 Конструктивно-технологические ограничения при разработке топологии интегральной микросхемы на биполярных транзисторах.
Таблица 1 Конструктивно-технологические данные и ограничения
| Минимально допустимые размеры | мкм | ||
| Ширина линии скрайбирования слоя | 60 | ||
| Расстояние от центра скрайбирующей полосы до края слоя металлизации или до края диффузионной области | 50-100 | ||
| Ширина проводника d3 при длине < 50 мкм | 4 | ||
| Расстояние между проводниками d4 при длине < 50 мкм | 3 | ||
| Перекрытие металлизации контактных окон в окисле к элементам ИМС d20 | 2 | ||
| Расстояние от края контактного окна р+ разделительных областей для подачи смещения до края области разделения <d21 | 6 | ||
| Расстояние от края контактного окна к изолированным областям n-типа для подачи смещения до края области разделения d22 | 6 | ||
| Размер контактных площадок для термокомпрессионной приварки проводников dl | 100 | ||
| Расстояние между контактными площадками d2 | 70 | ||
| Ширина проводника d3 при длине > 50 мкм | 6 | ||
| Расстояние между проводниками d 4 при длине > 50 мкм | 4 | ||
| Размер контактных площадок текстовых элементов рабочей схемы | 50x50 | ||
| Размеры контактного окна к базе dl5 | 4x6 | ||
| Размеры контактного окна к эмиттеру dl6 | 4х4;3х5 | ||
| Размеры окна вскрытия в окисле | 2,5x2,5 | ||
| Размеры окна в пассивирующем окисле d 23 | 100x100 | ||
| Ширина области разделительной диффузии d 5 | 4 | ||
| Расстояние от базы до области подлегирования разделительной диффузии d 6 | 10 | ||
| Расстояние между краем области подлегирования коллекторного контакта и краем разделительной области d7 | 10 | ||
| Расстояние между краем разделительной области и краем скрытого п+ -, слоя d 8 | 7 | ||
| Расстояние между краем контактного окна в окисле и к базе и краем базы d 1 | 3 | ||
| Расстояние между эмиттерной и базовой областями d 11 | 3 | ||
| Расстояние между краем контактного окна в окисле к эмиттеру и краям эмиттера dl | 3 | ||
| Расстояние между контактными окнами к базе и эмиттеру | 4 | ||
| Расстояние между базовыми областями, сформированными в одном коллекторе | 9 | ||
| Расстояние между контактным окном к коллектору и областью разделительной диффузии dl4 | 6 | ||
| Ширина области подлегирования п+ - слоя в коллекторе dl7 | 8 | ||
| Ширина к контактному окну к коллектору dl8 | 4 | ||
| Ширина резистора dl3 | 5 | ||
| Ширина диффузионной перемычки | 3 | ||
| Расстояние от края окна в пассивации до края контактной площадки d 20 | 6 | ||
| Расстояние между соседними резисторами d25 | 7 | ||
| Расстояние между диффузионными и ионно-легированными резисторами | 4 | ||
| Расстояние между контактной площадкой и проводящей дорожкой d 26 | 20 | ||
| Ширина скрытого п+ - слоя | 4 | ||
| Расстояние между контактными площадками текстовых элементов | 40 | ||
| Перекрытие металлизации контактных окон в окисле к элементам ИМС d2o | 2 | ||
| Расстояние от края контактного окна р+ к разделительным областям для подачи смещения до края области разделения d 21 | 6 | ||
| Расстояние от края контактного окна к изолированным областям n-типа для подачи смещения до края области разделения d 22 | 6 | ||
2. Обзор литературы