Моделирование логической схемы интегрального транзистора для проверки четности 2-х байтовой посылки. Расчет параметров модели Гуммеля-Пуна и построение базовой ячейки в программе Micro-cap. Топологические чертежи базовой ячейки и разводки кристалла.
Аннотация к работе
В работе представлены результаты проектирования комбинационной схемы проверки четности 2-х байтовой посылки.Сконструировать комбинационную схему проверки на четность 2-х байтовой посылки. Схему выполнить в базисе ТТЛ, используя изоляцию V канавками. Необходимо сконструировать интегральный транзистор в соответствии конструкционно технологическим вариантом №8, электрические и топологические параметры транзистора приведены в таблице 1.1 Конструкционно-технологический вариант №8 № Функции слоя Тип проводимости Толщина, мкм Уд.Если в проверяемых разрядах есть одна единица, то есть нечетность, на выходе формируется 1, Если на входе будет два нуля или две единицы - четность, на выходе формируется 0. Далее после двух блоков проверяющих первые 4 разряда попарно мы ставим третий аналогичный блок, который проверяет выходы с первых двух. Если f1 и f2 выходные функции двух первых блоков, тогда на третьем блоке будем иметь функцию f2. Логическая схема элемента, выполняющего функцию "исключающее или" представлена на рис. Проводя попарно сравнение разрядов, получим схему для проверки четности 2-х байтовой посылки (рис.3), состоящей из блоков элементов "исключающее или".Разработаем технологический маршрут для получения необходимой структуры, представленной далее на рис.Окисление поверхности кремния. Вскрытие окон под диффузию скрытого коллекторного слоя. Окисление поверхности эпитаксиального слоя. Окисление поверхности эпитаксиального слоя. Фотолитография для удаления диэлектрика с поверхности (в канавках диэлектрик остается).Выбор легирующих примесей, используемых при создании структуры транзистора, производится с учетом следующих критериев: Тип проводимости примеси. Для создания области скрытого коллекторного слоя выберем сурьму, так как она обладает достаточно низким коэффициентом диффузии, что не позволяет ему сильно "разгоняться" во время проведения всех последующих термических операций.Для выращивания эпитаксиального слоя кремния используем метод, основанный на пиролитическом разложении силана: При проведении эпитаксии нужно минимализировать температуру процесса, чтобы избежать размытия границы раздела подложка - эпитаксиальный слой вследствие диффузии.Для нахождения концентрации примеси в подложке воспользуемся известной формулой: , (3.1) где q - заряд электрона, mp - подвижность дырок при T = 300КПрофиль распределения примеси при загонке описывается дополнительной функцией ошибок: )(3.4а) где Ns - поверхностная концентрация, D - коэффициент диффузии, t - время диффузии Профиль распределения примеси при загонке описывается распределение Гаусса: (3.4б)Окисление проводится двумя способами: химическим осаждением кислорода из газовой фазы(в сухом кислороде или парах воды) и используя реакции пиролиза тетраэтаоксисилана Si(OC2H5)4. Химическое осаждение проводится при температурах 900 - 1300 С, реакции пиролиза позволяют понизить температуру до температур, при которых диффузионные процессы в кремнии практически не происходят.Полученные распределения примеси (рис. 3.15, рис. 3.16, рис 3.17) соответствуют заданным параметрам КТВ( таблица 1.1). Рис. Для построения профилей распределения примеси в сечении различных областей транзистора, мы рассчитали следующие профили распределения примеси: ЭмиттерТехнологическая норма - минимальный размер окна, который может быть реализован на фотошаблоне. Расчет всех размеров исходит из технологической нормы. Технологическая норма: Толщина изолирующего окисла: Толщина слоя металлизации: Запас: Систематические погрешности: Увеличение размера проэкспонированной области при фотолитографии: .Необходимо рассчитать параметры математических моделей транзисторных структур проектируемой интегральной схемы и построить на основе этих параметров статические и динамические характеристики транзистора и зависимости параметров от режимов (в частности коэффициента передачи по току базы) для дальнейшего схемотехнического моделирования базовых ячеек проектируемой ИС. Экстракция параметров SPICE-модели транзистора из характеристик (статических и динамических) транзистора, полученных в результате физико-топологического моделирования с помощью программного комплекса ISE TCAD, сопоставление с полученными аналитически параметрами и заключением о применимости используемых приближений. В качестве модели биполярного транзистора используется модель Гуммеля-Пуна (рис.3). Данная модель основана на интегральных соотношениях для зарядов в базе и связывает такие внешние характеристики транзистора как напряжение и ток с зарядом в базе [2].Для определения расширения ОПЗ перехода эмиттер - база активная воспользуемся приближением резкого p-n - перехода [1]. Нужно определить расширение ОПЗ при нулевом смещении перехода. , (4) здесь dpeba, dneba - расширение ОПЗ в базу и эмиттер соответственно; He - глубина залегания эмиттерного перехода; Ne(x) - зависимость концентрации легирующей примеси в эмиттере от глубины; Nba(x) - зависимость концентрации легирующей примеси в активной базе от глубины; Ujeba -
План
Оглавление
АННОТАЦИЯ
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
2. РАЗРАБОТКА ЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА И РЕЖИМОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
3.1 Технологический маршрут
3.2 Графичесое изображение стадий процесса
3.3 Выбор легирующей примеси
3.4 Выращивание эпитаксиального слоя кремния
3.5 Расчет профилей распределения примеси и времени высокотемпературных процессов
3.5.1 Определение концентраций в подложке и эпитаксиальном слое
3.5.2 Определение профилей распределения примеси в неоднородно легированных слоях
3.5.3 Окисление
3.5.4 Результаты расчета параметров высокотемпературных процессов