Классификация интегральных микросхем
Методическое пособие - Компьютеры, программирование
Другие методички по предмету Компьютеры, программирование
?ивление плёночного резистора прямоугольной формы (рис 2.) определяется по формуле:
(1)
где rv - удельное объёмное сопротивление плёночного материала.
Rk - сопротивление контактных областей.
На практике сопротивлением контактных областей можно пренебречь, т.к. оно значительно меньше сопротивление резистивных плёнок.
Кроме того, учитывая, что удельное сопротивление плёнки зависит от толщины, для расчётов целесообразно использовать не удельное объёмное сопротивление (rv), а удельное сопротивление квадрата плёнки определённой толщины или удельное поверхностное сопротивление (rs)
(2)
Удельное поверхностное сопротивление квадрата плёнки измеряется в Омах на квадрат (W/?) и от размера квадрата не зависит.
Таким образом, учитывая удельное поверхностное сопротивление плёнки (rs), сопротивление резистора можно определить по формуле:
= rs Kф; (3)
где - коэффициент формы.
На практике конфигурация резисторов определяется коэффициентом формы. Если Кф10, то для резистора выбирается "меандр" или составной резистор.
Выбор конфигурации и расчёт размеров резистора производится по заданному номиналу (R) и удельному поверхностному сопротивлению (rs) выбранного материала резистивной плёнки.
При проектировании разрабатываемой тонкоплёночной микросхемы выбирается один и тот же материал и одна и та же технология для изготовления всех резисторов микросхемы.
Затем вычисляется коэффициент формы:
; (4)
Исходя из полученного значения Kф выбирается конфигурация резистора.
При расчёте резисторов прямоугольной формы задаётся ширина плёночного резистора, если Кф>1. Обычно минимальный размер ширины зависит от технологии и составляет порядка (0,1 0,2)mm. Затем по формуле
; (5)
вычисляется значение длины резистора.
Особый случай, когда Кф<1, при этом наоборот, задаётся минимально возможное значение длины тела резистора, согласно выбранной технологии изготовления. Минимальная длина резистора не должна быть меньше 0,5 mm. В этом случае при расчёте задаётся lmin = 0,5 mm и рассчитывается значение ширины резистора по формуле:
; (6)
Если Кф>10, то чаще всего выбирается конфигурация резистора типа "меандр" (рис 3). Расчёт резистора типа "меандр" ведётся из условия минимальной площади занимаемой резистором. Исходя из технологических возможностей задаётся минимальная ширина вmin = 0,2 mm, затем определяют длину средней линии меандра (lср) по формуле:
ср = вmin Кф (7)
Исходя из выбранной технологии изготовления задаётся расстояние между резистивными полосками (а).
При масочном методе а = 0,3 mm, при фотолитографии а = 0,1 mm. Обычно задаётся а = в.
Затем определяется шаг звена:
= а + в(8)
Затем находится оптимальное число звеньев меандра по формуле:
; (9)
если L = B (меандр вписывается в квадрат), то оптимальное число звеньев определяется по формуле:
;(10)
Площадь, занимаемая меандром, определяется следующим образом:
длина L = n(a + в);(11)
ширина ;(12)
Приведённый порядок расчёта вёлся при предположении известного удельного поверхностного сопротивления rs.
На самом деле выбор плёнки достаточно проблемный.
На практике rs выбирается с точки зрения получения минимальной площади микросхемы.
Вычисляется оптимальное значение удельного поверхностного сопротивления по формуле:
; (13)
где Rn - номинал n-го резистора;
N - число резисторов схемы.
Затем по известным таблицам [4] выбирается материал с удельным поверхностным сопротивлением (rs) ближайшим по значению вычисленному значению rs опт.
Для резистивных плёнок чаще всего используют хром, нихром, кермет из смеси хрома и моноокиси кремния, тантал, нитрид тантал. Удельное поверхностное сопротивление и способ напыления резистивных материалов приводится в таблице 1.
Таблица 1
Характеристики материалов плёночных резисторов
Материал резистивной плёнкиМатериал контактной площадкиrs, W/Rном , WСпособ нанесенияНихромМедь30050 30 000ТермическийСплав МЛТ-3ММедь с подслоем ванадия50050 50 000ТермическийКерме К-50СЗолото с подслоем нихрома3000 5000 10001000 10 000 500 200 000 10000 10 000000ТермическийТанталАлюминий с подслоем ванадия20100100 10 000КатодныйНитрид танталаМедь с подслоем нихрома100050 100 000КатодныйСплав РС 3710Золото с подслоем хрома30001000 200 000Катодный3.Расчёт и проектирование плёночных конденсаторов
Конструктивно плёночные конденсаторы представляют собой трёхслойную структуру: металл-диэлектрик-металл (МДМ) и состоит из нижней и верхней обкладок, разделённых слоем диэлектрического материала.
К конструкции конденсатора предъявляются следующие требования:)Минимальные габариты;)Воспроизводимость характеристик в процессе производства;)Совместимость технологии изготовления с технологиями изготовления других элементов микросхем.
Чаще всего используется конструкция, представленная на рис 4а; её особенностью является то, что контур верхней обкладки полностью вписывается в контур нижней. В такой конструкции неточность совмещения контуров обкладок не сказывается на величине ёмкости. Контур диэлектрика заходит за пределы обеих обкладок, что гарантирует надёжную изоляцию обкладок по периферии конденсатора. Такая конструк?/p>