Разработка пакета учебно-прикладных программ по диiиплине "Проектирование интегральных микросхем"
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
В»ьная изолированная область, в противном случае может произойти смыкание областей объёмного заряда соседних диодов, так как их расширение в высокоомную коллекторную область является значительным. Если диоды формируются на основе перехода эмиттер-база, то их можно размешать внутри одной изолированной области, поскольку расширение областей объёмного заряда p-n переходов, формируемых в этом случае в достаточно низкоомных материалах невелико.
1.2 КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДИФФУЗИОННЫХ РЕЗИСТОРОВ ППИС
.2.1 Характеристики диффузионных резисторов
Пассивные элементы ППИС (резисторы) изготавливаются в том же едином технологическом цикле, что и активные элементы. Все расчеты диффузионных резисторов основаны на размерах областей активных элементов.
Распределение примесей в объеме резистора вглубь кристалла соответствует распределению примесей в эмиттерной или в базовой области ППИС (рис. 4 и 5), так как диффузионные резисторы изготовляются одновременно с изготовлением ППИС. Поэтому диффузионные резисторы подразделяются на резисторы эмиттерного или базового типа.
Характеристики резисторов зависят от того, какой слой транзисторной структуры использован в качестве резистивного (табл. 3).
Таблица 3. Характеристики резисторов эмиттерного и базового типа [2, с.118].
Тип резистораНоминалы [0м]Сопр.слоя [Ом/кв]DRсл/Rсл [%]ТКС, 106 [1/0C]Базовый100тАж3000020010+2500Эмиттерный5тАж502,530+100
Рис. 4. Типовое распределение примесей в структуре биполярных транзисторов ППИМС с диодной (р-п) изоляцией
Рис. 5. Распределение примесей вглубь кристалла
Размеры для диффузионных резисторов в плоскости кристалла определяются размерами диффузионного окна, которые могут быть линейного или зигзагообразного типа. Формы диффузионных резисторов приведены на рис.6.
г)
Рис. 6. Формы диффузионных резисторов.
На Рис. 6:
а) и б) линейные резисторы;
в) зигзагообразный;
г) низкоомный резистор.
Для снижения погрешности выполнения диффузионных резисторов необходимо учитывать влияние контактных о6ластей на сопротивление резисторов (рис. 7 и 8).
Рис. 7. Линии тока и эквипотенциальные поверхности в резистивном слое: а) при изгибе резистора под прямым углом; б) у металлического контакта.
Рис. 8. Формы контактных о6ластей и графики коэффициентов k.
.2.2 Требования к размещению и ограничения
Геометрическая конфигурация резисторов может быть произвольной, однако во всех случаях отношение длины резистора к его ширине должно быть согласовано с удельным сопротивлением материала исходного диффузионного слоя. Также обязательно получение заданного номинала. Ширина резистора ограничивается разрешающей способностью фотолитографии.
Номиналы диффузионных резисторов ограничены. Практически нецелесообразно использовать для массового производства ИС чистые резисторы с номиналом выше 50 кОм. Желаемые номиналы резисторов не могут иметь малые допуски, хотя отношение сопротивлений одинаковых по форме резисторов на одной пластине можно выдержать довольно точно (1тАж2%), причем их температурная зависимость будет одинакова.
Резисторы с отношением Ri / Rсл >10 рационально проектировать зигзагообразными. Форма этих резисторов (число линейных участков и изгибов) уточняется в процессе компоновки элементов в пределах кристалла ИМС.
Высокоомные резисторы рекомендуется выполнять в виде параллельных полосок с перемычками между ними. Номинал резистора в этом случае будет выдержан более точно, чем для резистора изогнутой формы.
При размещении элементов биполярной полупроводниковой ИМС на кристалле необходимо учитывать следующие требования и ограничения:
.Каждый элемент ИМС должен размещаться в отдельной изолированной области; в изолированных областях располагаются также внешние контактные площадки и пересечения токоведущих дорожек.
.Каждая изолированная область должна занимать наименьшую площадь.
.Резисторы, изготовленные на основе базовой диффузии, могут быть расположены в одной изолированной области n-типа, которая должна быть подсоединена к наибольшему положительному потенциалу схемы.
.Если в группе резисторов необходимо соблюсти стабильное отношение номиналов, их следует располагать рядом друг с другом.
Обычно все диффузионные резисторы данного типа (эмиттерного или базового) объединяются в одну изолирующую область. Для резисторов эмиттерного типа общая изолирующая р-область подключается к самому отрицательному потенциалу в схеме, для резисторов базового типа изолирующая n-область - к самому положительному потенциалу в cxeмe, т.е. к источнику смещения перехода коллектор-база.
Любой диффузионный резистор может пересекаться проводящей дорожкой, т.к. проведение металлизируемого проводника по слою оксида кремния, покрывающему резистор, не оказывает существенного вредного влияния. Резисторы, у которых необходимо точно выдерживать отношение номиналов, должны иметь одинаковую ширину и конфигурацию и располагаться в непосредственной близости друг от друга. Если ИМС содержит резисторы с большой рассеиваемой мощностью, то их следует располагать в периферийных областях кристалла.
В общем случае электрическая модель диффузионного резистора нелинейная и имеет распределенный характер. Ее цепочное приближение (для базового резистора) дано на рис. 9 а.
Ри