Для этого нужно из нескольких транзисторов, резисторов и других компонентов собрать (спаять) соответствующую схему, В микроэлектронике же указанные функции выполняются одним прибором - интегральной схемой: она может быть усилителем, запоминающим устройством и т. п. Поскольку надежность работы полупроводникового прибора в аппаратуре определяется, прежде всего, количеством паяных и (в меньшей степени) (парных соединении, то ИС, у которых межсоединения элементов осуществляются путем металлизации (т. е. без папки и сварки), обладают заведомо повышенной надежностью по сравнению с дискретными схемами, выполняющими ту же функцию. По мере увеличения степени интеграции этот выигрыш возрастает, Стоимость ИС при прочих равных условиях близка к стоимости одного транзистора. Значит, в зависимости от степени интеграции (или, точнее, от плотности упаковки), стоимость одного элемента ИС по сравнению со стоимостью аналогичного дискретного компонента может быть в сотни раз меньше. В ИС дело обстоит иначе: у них задана стоимость не элемента, а кристалла; поэтому целесообразно размещать на кристалле как можно больше элементов с минимальной площадью.
План
Содержание
Введение …………………………………………………………………………. 4
1. Исходные данные для проектирования …………………………………....... 6
4. Проектирование топологии ИМС ………………………………………….. 28
5. Выводы о проделанной работе ……………………………………………... 35
Список используемой литературы…………………………………………….. 36
Введение
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.
Первая - главная особенность ИС как электронного прибора состоит в том, что она самостоятельно выполняет законченную, часто весьма сложную функцию, тогда как элементарные электронные приборы выполняют аналогичную функцию только в ансамбле с другими компонентами. Например, отдельный транзистор не может обеспечить усиление сигнала или запоминание информации. Для этого нужно из нескольких транзисторов, резисторов и других компонентов собрать (спаять) соответствующую схему, В микроэлектронике же указанные функции выполняются одним прибором - интегральной схемой: она может быть усилителем, запоминающим устройством и т. п.
Второй важной особенностью ИС является то, что повышение функциональной сложности этого прибора по сравнению с элементарными не сопровождается ухудшением какого-либо из основных показателей (надежность, стоимость и т. п.). Более того, все эти показатели улучшаются. Проиллюстрируем эту особенность на примере полупроводниковых ИС.
Поскольку габариты и масса простых и средних ИС близки к габаритам и массе дискретных транзисторов, можно считать, что в первом приближении выигрыш по этим показателям при переходе от дискретных схем к интегральным определяется степенью интеграции и может достигать сотен и тысяч раз.
Поскольку надежность работы полупроводникового прибора в аппаратуре определяется, прежде всего, количеством паяных и (в меньшей степени) (парных соединении, то ИС, у которых межсоединения элементов осуществляются путем металлизации (т. е. без папки и сварки), обладают заведомо повышенной надежностью по сравнению с дискретными схемами, выполняющими ту же функцию. По мере увеличения степени интеграции этот выигрыш возрастает, Стоимость ИС при прочих равных условиях близка к стоимости одного транзистора. Значит, в зависимости от степени интеграции (или, точнее, от плотности упаковки), стоимость одного элемента ИС по сравнению со стоимостью аналогичного дискретного компонента может быть в сотни раз меньше.
Третья особенность ИС состоит в предпочтительности активных элементов перед пассивными - принцип, диаметрально противоположный тому, который свойствен дискретной транзисторной технике. В последней активные компоненты, особенно транзисторы, наиболее дорогие, и потому оптимизация схемы при прочих равных условиях состоит в уменьшении количества активных компонентов. В ИС дело обстоит иначе: у них задана стоимость не элемента, а кристалла; поэтому целесообразно размещать на кристалле как можно больше элементов с минимальной площадью. Минимальную площадь имеют активные элементы - транзисторы и диоды, а максимальную - пассивные. Следовательно, оптимальная ИС - это ИС, у которой сведены к минимуму количество и номиналы резисторов и, особенно, конденсаторов.
Четвертая особенность ИС связана с тем, что смежные элементы расположены друг от друга на расстоянии всего 50 - 100 мкм. На таких малых расстояниях различие электрофизических свойств материала маловероятно, а следовательно, маловероятен и значительный разброс параметров у смежных элементов. Иначе говоря, параметры смежных элементов взаимосвязаны - коррелированны.. Эта корреляция сохраняется к при изменении температуры: у смежных элементов температурные коэффициенты параметров практически одинаковы. Корреляция между параметрами смежных элементов используется при проектировании некоторых ИС с целью снизить влияние разброса параметров и изменений температуры.
1.
Исходные данные для проектирования.
Схемотехнические параметры.
На рисунке 1 изображена электрическая схема варианта № 29.
Рис.1 Электрическая схема варианта 29.
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 d 3 при длине < 50 мкм 4
Расстояние между проводниками d 4 при длине < 50 мкм 3
Перекрытие металлизации контактных окон в окисле к элементам ИМС d 20 2
Расстояние от края контактного окна р разделительных областей 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
Размер контактных площадок для термокомпрессионной приварки проводников d 1 100
Расстояние между контактными площадками d 2 70
Продолжение таблицы 1
Расстояние между проводниками d 4 при длине > 50 мкм 4
Размер контактных площадок текстовых элементов рабочей схемы 50x50
Размеры контактного окна к базе d 15 4x6
Размеры контактного окна к эмиттеру d 16 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 d 7 10
Расстояние между краем разделительной области и краем скрытого n - слоя d 8 7
Расстояние между краем контактного окна в окисле и к базе и 3 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 d l 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 d 14 6
Ширина области подлегирования n - слоя в коллекторе d 17 8
Ширина к контактному окну к коллектору d l8 4
Ширина резистора d 13 5
Ширина диффузионной перемычки 3
Расстояние от края окна в пассивации до края контактной площадки d 20 6
Расстояние между соседними резисторами d 25 7
Расстояние между диффузионными и ионно-легированными резисторами 4
Расстояние между контактной площадкой и проводящей дорожкой d 26 20
Ширина скрытого n - 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 2 1 6
Расстояние от края контактного окна к изолированным областям n-типа для подачи смещения до края области разделения d 22 6
Следует обращать особое внимание на размеры топологических зазоров, так как при неоправданно малых их значениях ИМС или не будет функционировать, изза перекрытия областей структуры (например, базовой области и области разделительной диффузии), или будет иметь искаженные параметры за счет усиления паразитных связей между элементами. С другой стороны, завышение размеров топологических зазоров топологических зазоров приводит к увеличению кристалла.
Сущность работы по созданию топологии ИМС сводится к нахождению такого оптимального варианта расположения элементов схемы, при котором обеспечиваются высокие показатели эффективности производства и качества ИМС: низкий уровень бракованных изделий, низкая стоимость, материалоемкость, высокая надежность, соответствие получаемых электрических параметров заданным.
Количество и размеры изолированных областей оказывают существенное влияние на характеристики ИМС, поэтому: 1. Суммарная площадь изолирующих p-n-переходов должна быть минимальной, так как их емкость является паразитной. Минимальные размеры изолированной области определяются геометрическими размерами находящихся в ней элементов и зазорами, которые необходимо выдерживать между краем изолированной области и элементами и между самими элементами, размещенными в одной изолированной области;
2. К изолирующим р-n-переходам всегда должно быть приложено 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 суммарное обратное напряжение, приложенное к изолирующему переходу не должно превышать напряжения пробоя;
3. Диффузионные резисторы, формируемые на основе базового слоя, можно располагать в одной изолированной области, которая подключается к точке схемы с наибольшим положительным потенциалом. Обычно такой точкой является контактная площадка ИМС, на которую подается напряжение смещения от коллекторного источника питания;
4. Резисторы на основе эмиттерного и коллекторного слоев следует располагать в отдельных изолированных областях;
5. Транзисторы типа n-p-n, коллекторы которых подсоединены непосредственно к источнику питания, целесообразно размещать в одной изолированной области вместе с резисторами;
6. Транзисторы типа n-p-n, которые включены по схеме с общим коллектором, можно располагать в одной изолированной области;
7. Все другие транзисторы, кроме упомянутых в п. 5 и 6 необходимо располагать в отдельных изолированных областях, т.е. все коллекторные области, имеющие различные потенциалы, должны быть изолированы;
8. Для уменьшения паразитной емкости между контактными площадками и подложкой, а также для защиты от короткого замыкания в случае нарушения целостности пленки окисла под ними при приварке проволочных выводов под каждой контактной площадкой создают изолированную область, за исключением контактных площадок с наиболее отрицательных потенциалом;
9. Количество изолированных областей для диодов может сильно изменяться в зависимости от типа диодов и способов их включения. Если в качестве диодов используются переходы база-коллектор, то для каждого диода требуется изолированная область, так как каждый катод (коллекторная область n-типа) должен иметь отдельный вывод;
10. Для диффузионных конденсаторов требуются отдельные изолированные области. Исключение составляют случаи, когда один из выводов конденсатора является общим с другой изолированной областью;
11. Для диффузионных перемычек всегда требуются отдельные и изолированные области.
2.
Список литературы
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 смещенного р-n перехода.
Топология кристалла была разработана с учетом конструктивно-технологических ограничений и требований. Размеры диффузионных резисторов, использованных в схеме, были рассчитаны упрощенным методом.
Разработанная топология интегральной микросхемы не требует сложного оборудования и обеспечивает приемлемый результат для заданной схемы.
Список используемой 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 .
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
