Разработка интегральной микросхемы параметрического стабилизатора
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
13. Так как область эмиттера сильно легирована, то можно считать, что область объемного заряда буде в основном сосредоточена в базе.
(мкм). (13)
. (14)
. Уточняем технологическую ширину базы.
(мкм). (15)
. Определяем ширину активной базы.
(16)
(мкм). (17)
(18)
. Проверяем величину ?. Для этого вычислить коэффициент D дырок в базе вблизи эмиттерного перехода.
(19)
(20)
4. Расчет характеристик МДП-транзистора
Исходные параметры:
q=1,610-19 Кл - заряд электрона.
NA=11015 см-3 - концентрация легирующей примеси.=2 мкм - ширина канала.=0,5 мкм - глубина p-n+- переходов.
Cox=410-8 Ф/см2 - удельная емкость подзатворного диэлектрика.=2 мкм - длина канала.`пор=0,8 В.
СЗК=4,810-8 Ф/см2 - удельная ёмкость затвор-канал.
?nS=750 см2В-1с-1 - поверхностная подвижность электронов.З=3 В - напряжение на затворе.=0,3 В - напряжение на стоке.
Вычислим изменение порогового напряжения МДП-транзистора:
. (1)
Определяем величину порогового напряжения для короткоканального МДП-транзистора по соотношению:
, (2)
(В).
Рассчитываем ток стока для линейной зависимости тока стока от напряжения на стоке по соотношению:
, (3)
(мкА).
Вычислим величину тока стока для полого участка ВАХ:
(4)
(А).
Определяем следующие параметры транзистора:
Крутизна стокозатворной характеристики:
, (5) (1/Ом).
Внутреннее сопротивление:
(6)
(Ом).
Коэффициент усиления по напряжению:
, (7)
.
Граничная частота МДП-транзистора:
, (8)
(Гц).
Выполним этот же расчёт, только для других данных:=1 мкм - ширина канала;=0,2 мкм - глубина p-n+- переходов;=1 мкм - длина канала;З=2 В - напряжения на затворе;=0,1 В - напряжение на стоке.
При этих данных получает другие характеристики МДП-транзистора:
0,615 (В).
(мкА).
(А).
(1/Ом).
(Ом).
.
(Гц).
Для изготовления микросхемы воспользуемся первыми данными.
. Разработка технических требований
. Наименование изделия:
Полупроводниковая интегральная микросхема Параметрический стабилизатор.
. Назначение:
Используется стабилизации напряжения в слаботочных схемах, либо как источник опорного напряжения в более сложных схемах стабилизаторов.
. Максимальный ток коллектора: 4 мА.
. Максимальный ток базы: 0.4 мА.
. Максимальный ток эмиттера: 4.5 мА.
. Входное напряжение: 2 В.
. Выходное напряжение: 2.5 В.
. Габаритные размеры: 10103 мм.
. Разработка топологии интегральной микросхемы
Топология интегральной микросхемы - зафиксированное на кристалле пространственно-геометрическое расположение совокупности элементов интегральной микросхемы и связей между ними.
На рис. 3. представлены биполярный и полевой транзисторы, все элементы соединены алюминиевыми выводами.
Рис. 4. Топология микросхемы
7. Технологический маршрут изготовления интегральной микросхемы
Формирование пластины кремния КЭС-4,5 с ориентацией(111).
Диаметр пластины - 100 мм, толщина - 200 мкм. Предварительно слитки монокристаллов разрезаю на специальном станке проволочной резки. После этого пластину шлифуют для получения 14-го класса чистоты поверхности.
Кистевая мойка (0,05 % раствор синтанола).
Химическая очистка (состав растворителя H2SO4+H2O2+NH4OH).
Термическое окисление оксидом кремния SiO2.
Кистевая мойка с инфракрасной сушкой.
Нанесение фоторезиста методом фотолитографии и инфракрасная сушка.
Наносится сплошная пленка материала элемента, формируется поверх нее фоторезистивная контактная маска. Далее стравливается через окна в фоторезисте лишние участки пленки. Контактная маска воспроизводит рисунок шаблона. Экспонированный фоторезист удаляется и пленка резистивного материала стравливается на участках, не защищенных фоторезистом.
Проявление фоторезиста и сушка.
Плазмо-химическое травление (30-60 с).
Задубливание фоторезиста.
100%-й контроль чистоты поверхности.
100%-й контроль травления.
Химическая очистка(КАРО+H2O2+NH4OH).
Эпитаксиальное наращивание кремния p-типа (формирование коллекторной области).
Молекулярно-лучевое эпитаксиальное наращивание на подложке полупроводниковых веществ заключается в осаждении испаренных компонентов на нагреваемую монокристаллическую подожку с одновременным взаимодействием между ними.
Окисление.
Операция фотолитографии.
Вскрытие окон под разделительную диффузию.
Эта диффузия n-типа (фосфор), проводится в две стадии: вначале через поверхность эпитаксиального слоя кремния в тех местах, где вскрыты окна в окисле, вводится определенное количество атомов фосфора, образуя высоко легированный n+ слой, который на второй стадии диффузии при высоких температурах в окислительной среде разгоняется до толщины, превышающей толщину эпитаксиального слоя.
Формирование резистора R1 и R2 ионным легирование фосфора.
Ионное легирование - способ введения атомов примеси в поверхностный слой пластины путем бомбардировки ее поверхности ионов с высокой энергией (10-2000 КэВ).
Кистевая мойка.
Формирование окисла.
Опера