Резисторы

Резисторы

19

36

Содержание

Введение …………………………………………………………………………. 4

1. Исходные данные для проектирования …………………………………....... 6

1.1. Схемотехнические параметры …….…………………………………....... 6

1.2. Конструктивно - технологические данные для проектирования .………. 6

2. Обзор литературы по теме курсового проекта ………………………….... 12

2.1. Классификация интегральных микросхем и их сравнение ………….... 12

2.2. Краткая характеристика полупроводниковых интегральных микросхем16

3. Расчёт полупроводниковых резисторов ………………………………….... 18

3.1. Общие сведения об изготовлении полупроводниковых резисторов …. 18

3.2. Порядок расчёта полупроводниковых резисторов …………………….. 22

3.3. Расчёт полупроводниковых резисторов ………………………………... 26

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.

Продолжение таблицы 1

Следует обращать особое внимание на размеры топологических зазоров, так как при неоправданно малых их значениях ИМС или не будет функционировать, из-за 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 ёмкости 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. Обзор литературы по теме курсового проекта.

2.1. Классификация интегральных микросхем и их сравнение.

В процессе развития микроэлектроники (МЭ), начиная с 1960 г., номенклатура ИС непрерывно изменялась. При этом отдельные типы ИС нередко рассматривались как альтернативные, т. е. исключающие все другие. В настоящее время каждый из основных типов ИС занял свое, относительное стабильное место в микроэлектронике. Выше, иллюстрируя общую идею интеграции, мы имели в виду главный тип ИС - полупроводниковые.

Классификация ИС. По способу изготовления и получаемой при этом структуре различают два принципиально разных типа интегральных схем: полупроводниковые и плёночных.

Страницы: 1, 2, 3