Разработка пакета учебно-прикладных программ по диiиплине "Проектирование интегральных микросхем"
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
доказавшие надежность микросхем в процессе эксплуатации. Такие технологические процессы характеризуются единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками.
Одну и ту же технологическую операцию можно реализовать различными (по физико-химической природе) технологическими методами. Например, технологическую операцию получения p-n перехода можно осуществить методами диффузии, эпитаксии, ионного легирования.
В соответствии с разделением производства на технологические участки различают следующие методы обработки: механические, химические, термические, фотолитографические, эпитаксиальные, элионики (обработка электронным и ионным лучами), сборки, герметизации и др.
Различают групповые и индивидуальные технологические методы. При групповых методах одновременной обработке подвергается не один образец, а целая партия. Обработка партии в одинаковых технологических условиях позволяет уменьшить разброс параметров от образца к образцу и увеличить производительность технологического процесса.
Технологические процессы производства изделий микроэлектроники, как правило, представляют собой совокупность групповых и индивидуальных методов обработки. Химическую обработку, отжиг пластин и подложек осуществляют групповым методом; операции контроля, разделения пластин на кристаллы, подложек - на платы гибридных интегральных микросхем проводят индивидуальным методом. Поскольку на одной пластине или плате формируют большое число микросхем, то индивидуальные методы обработки пластин и подложек являются групповыми по отношению к каждой отдельной микросхеме.
В настоящее время в производстве полупроводниковых приборов, интегральных микросхем на биполярных транзисторах и микросхем на МДП-транзисторах господствующее положение занимает планарная технология. Существует более сотни различных ее модификаций. Движущей силой разработок новых вариантов планарной технологии явилась необходимость повышения: плотности размещения полупроводниковых приборов на кристалле; быстродействия микросхем; точности обработки материалов, качества и надежности микросхем и снижения их себестоимости. Совокупность технологических операций любого варианта планарной технологии направлена на: формирование полупроводниковой структуры, содержащей необходимые p-n переходы; изоляцию элементов друг от друга (для интегральных микросхем на биполярных транзисторах); формирование межэлементных и внешних электрических связей; осуществление защиты полупроводникового прибора и интегральной микросхемы от внешних воздействий.
Первые микросхемы начала 60-х годов содержали всего 6...8 транзисторов, диодов и резисторов, которых хватало для выполнения микросхемой простой логической функции. Для реализации сложных функциональных блоков ЭВМ (процессор) требуется несколько сотен таких микросхем. Первые микросхемы выполнялись на кремниевых кристаллах площадью в несколько квадратных миллиметров, и минимальные геометрические размеры элементов топологии не превышали 20 мкм.
За прошедшие годы полупроводниковая технология шагнула далеко вперед. Площадь кристалла увеличилась более чем в 10 раз. К середине 1970 г. минимальный проектный геометрический размер элементов микросхем уменьшился до 10 мкм, в конце 70-х годов обычным для производства микросхем стал размер 4 мкм, сейчас получены экспериментальные образцы микросхем с минимальным размером 1,5 мкм и даже 1 мкм.
Сегодняшняя полупроводниковая технология позволяет создавать на одном кристалле 10... 10 соединенных между собой элементов - это высшая из достигнутых степеней интеграции элементов в одном монолитном кусочке материала.
В настоящее время достижения технологии представляют собой всего лишь основу для дальнейшего роста быстродействия, степени интеграции микросхем (как минимум еще на порядок) и перехода на субмикронные минимальные геометрические размеры элементов (соизмеримые с размерами некоторых бактерий и молекул ДНК) [7].
Большая часть задач, возникающих при разработке интегральных схем, в какой-то мере включает выбор компромиссного решения с учетом ряда противоречивых требований.
Поскольку все элементы одной ИС формируются в одном ПП кристалле, важной задачей является обеспечение между ними надёжной изоляции.
Наиболее простой является изоляция р-n переходом (диодная изоляция). В этом случае в кристаллической подложке из кремния с проводимостью р-типа, создают n-области (карманы), в которых в дальнейшем формируют необходимые пассивные или активные элементы. Электрический переход между карманом и подложкой поддерживается в работающей ИС под обратным напряжением (на подложку подаётся отрицательное напряжение в несколько В). Переход в этом случае имеет очень высокое сопротивление (несколько МОм), играя роль изоляции.
Второй вид изоляции также предполагает наличие карманов для последующего формирования в них нужных элементов, но в этом случае между карманом и подложкой наносится тонкий диэлектрический слой SiO. Используют также и комбинированную изоляцию р-n переходом и диэлектриком (Изопланар I и Изопланар II).
В данной работе рассмотрены ППИС с изоляцией р-n переходом, которые лучше других схем удовлетворяют требованиям массового производства при условии, что допустимы свойственные им разброс и температурная нестабильность параметров пассивных элементо