135854 (722693), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В нашем случае Sб дон = 2734 мкм2.
Исходя из полученного значения площади найдем площадь боковой части
коллекторного перехода:
|
| ( 4.12 ) |
в нашем случае Sб.бок = 719 мкм2
5. Последовательность расчета параметров интегральных резисторов.
Параметры, которые определяют сопротивление интегрального резистора, можно разделить на две группы:
1) параметры полупроводникового слоя:
толщина W;
характер распределения примеси по глубине N(x);
зависимость подвижности носителей заряда от концентрации 
(N);
2)топологические параметры :
длина резистора l;
ширина резистора b.
Первая группа параметров оптимизируется для получения наилучших результатов интегральных транзисторов. Именно для этого расчет транзисторов производится в первую очередь. Таким образом, задача расчета резистора сводится к выбору полупроводникового слоя, в котором будет создаваться резистор, и формы контактов и вычисления длины и ширины.
Воспроизводимость номинальных значений сопротивления обычно равна 15-20% и зависит от ширины резистора. Так, при возрастании ширины от 7 до 25 мкм точность воспроизведения номинала возрастает с 15 до 18%.
5.1 Диффузионные резисторы на основе базовой области.
Резисторы данного типа приобрели наибольшее распространение, так как при их использовании достигается объединение высокого удельного сопротивления, что необходимо для уменьшения площади, которую занимает резистор, и сравнительно небольшого температурного коэффициента ТКR ( (0,5…3)10-3 1/С ).
5.2. Исходные данные для расчета топологических параметров полупроводниковых резисторов.
Для расчета длины и ширины резисторов необходимы следующие входные данные:
1) номинальные значения сопротивлений R, заданные в принципиальной схеме.
R1- R4 – 4700 Ом;
R5 – 3300 Ом.
2) допустимая погрешность R.
Исходя из технологических возможностей оборудования выберем R = 20%
3) рабочий диапазон температур (Tmin , Tmax).
Исходя из предположения, что разрабатываемая ИМС будет предназначена для эксплуатации в климатических условиях, характерных для широты Украины, выберем диапазон температур, определяемый климатическим исполнением УХЛ 3.0 (аппаратура, предназначенная для эксплуатации в умеренном и холодном климате, в закрытых помещениях без искусственно регулируемых климатических условий). Исходя из этого:
Tmin = -60 С;
Tmax = +40 С.
4) средняя мощность Р, которая рассеивается на резисторах.
Мощность, рассеиваемая на резисторах, будет расчитана на основе измерянных ранее токов через резисторы, используя закон Ома.
| P = I2 R, | ( 5.1) |
где I – ток через резистор, А;
R – сопротивление резистора, Ом.
Измерянные значения токов несколько увеличим для учета возможных скачков входных токов схемы:
Табл. 6.1 Расчет мощностей резисторов
| Значение тока | IR1-4, мА | 0,26 |
| IR5, мА | 4,94 | |
| Увеличенное значение тока | I ’R1-4, мА | 0,5 |
| I ’R5, мА | 5 | |
| Расчитанная мощность | РR1-4, мВт | 1,175 |
| РR5, мВт | 82,5 |
5.3. Последовательность расчета топологических параметров параметров полупроводниковых резисторов.
Для расчета параметров интегральных резисторов используется написанная для этих целей программа, значения рассчитанных параметров, приведенные ниже, расчитаны с ее помощью.
1. Выбираем тип резистора, исходя из его номинального сопротивления. В расчитываемой схеме все резисторы целесообразно изготовить дифузионными, сформированными в базовом р-слое.
2. Расчитываем удельное поверхностное сопротивление:
|
| ( 5.2) |
где Na0 – концентрация акцепторов у поверхности базы, см-3 ;
N – концентрация акцепторов в базе, см-3 ;
Nдк – концентрация доноров в коллекторном слое, см-3 ;
q – единичный заряд, Кл;
- подвижность носителей заряда, см2/Вс;
W – глубина коллекторного p-n перехода, мкм;
Для расчета принимаем Na0 = 8*1018 см-3 ; Nдк = 1016 см-3 ; значения интегралов расчитываются численными методами на основе существующих зависимостей подвижности носителей от их концентрации. В результате S = 222,81 Ом/. Типичное значение поверхностного сопротивления базовой области - 200 Ом/, расчитанное значение показывает приемлемость использования выбранных концентраций.
3. Рассчитываем коэффициент формы резисторов и его относительную погрешность:
|
| ( 5.3) |
|
| ( 5.4) |
где S/S – относительная погрешность воспроизведения удельного поверхностного сопротивления легированного слоя, которая вызвана особенностями технологического процесса, для расчета примем ее равной 0,05; ТКR – температурный коэффициент сопротивления базового слоя, он равен 0,003 1/С.
Результаты расчета следующие:
| R1 - R4 : | КФ = 21,094; КФ/ КФ = 0,00474 |
| R5 : | КФ = 15,719; КФ/ КФ = 0,00636 |
4. Рассчитаем минимальную ширину резистора bточн, которая обеспечит заданную погрешность геометрических размеров:
|
| ( 5.5) |
где b – погрешность ширины резистора;
l – погрешность длины резистора
В нашем случае
| R1 - R4 : | bточн = 1,0455 мкм |
| R5 : | bточн = 1,0617 мкм |
5. Определяем минимальную ширину резистора bP , которая обеспечит заданную мощность Р:
|
| ( 5.6) |
где Р0 – максимально допустимая мощность рассеяния для всех ИМС, для полупроводниковых ИМС Р0 = 4,5 Вт/мм2.
В нашем случае
| R1 - R4 : | bр = 3,5183 мкм |
| R5 : | bр = 34,1512 мкм |
6. Расчетное значение ширины резистора определяется максимальным из расчитанных значений:
bрасч = max{ bP , bточн }
| R1 - R4 : | bрасч = 3,5183 мкм |
| R5 : | bрасч = 34, 1512 мкм |
Расчеты b для R1 - R4 дают значение ширины резистора меньше технологически возможной (5 мкм), поэтому для последующих расчетов принимаем bрасч = 5 мкм
7. С учетом растравливания окон в маскирующем окисле и боковой диффузии ширина резистора на фотошаблоне должна быть несколько меньше расчетной:
| bпром = bрасч – 2(трав - у) | ( 5.7) |
трав – погрешность растравливания маскирующего окисла,
у – погрешность боковой диффузии
для расчета примем трав = 0,3 ; у = 0,6 тогда
| R1 - R4 : | bпром = 5,6 мкм |
| R5 : | bпром = 34,7512 мкм |
8. Выберем расстояние координатной сетки h для черчения равным 1 мм и масштаб чертежа 500:1, тогда расстояние координатной сетки на шаблоне
мкм.
9. Определяем топологическую ширину резистора bтоп . За bтоп принимают значение большее или равное bпром значение, кратное расстоянию координатной сетки фотошаблона.
В нашем случае
| R1 - R4 : | bтоп = 6 мкм |
| R5 : | bтоп = 34 мкм |
10. Выбираем тип контактных площадок резистора. Исходя из расчитанной топологической ширины выбираем для R1 - R4 площадку, изображенную на рис.1а, для R5 – на рис. 1б.
| а | б | |
| Рис. 1 Контактные площадки | ||
11. Находим реальную ширину резистора на кристалле, учитывая погрешности, вызванные растравливанием окисла и боковой диффузией:
| b = bтоп + 2(трав + у) | ( 5.8) |
В нашем случае:
| R1 - R4 : | b = 7,8 мкм |
| R5 : | b = 35,8 мкм |
12. Определяем расчетную длину резистора:
| lрасч = b(R/S – n1k1 – n2k2 – 0,55Nизг | ( 5.9) |
где Nизг – количество изгибов резистора на 90; k1, k2 – поправочные коэффициенты, которые учитывают сопротивление околоконтактных областей резистора при разных конструкциях этих областей; n1, n2 – количество околоконтактных областей каждого типа.
В нашем случае
| R1 - R4 : | lрасч = 198,579 мкм |
| R5 : | lрасч = 284,4 |
13. Расчитаем длину резистора на фотошаблоне, учитывая растравливание окисла и боковую диффузию:
| lпром = lрасч + 2(трав + у) | ( 5.10) |
в нашем случае
| R1 - R4 : | lпром = 200,84 мкм |
| R5 : | lпром = 286,2 мкм |
14. За топологическую длину резистора lтоп берем ближайшее к lтоп значение, кратное расстоянию координатной сетки на фотошаблоне.
В нашем случае
| R1 - R4 : | lтоп = 200 мкм |
| R5 : | lтоп = 286 мкм |
15. Расчитываем реальную длину резистора на кристалле:
| l = lтоп - 2(трав + у) | ( 5.11) |
| R1 - R4 : | l = 198,2 мкм |
| R5 : | l = 284,2 мкм |
16. Определяем сопротивление рассчитанного резистора
| Rрасч = S ( 1/b + n1k1 + n2k2 + 0,55Nизг) | ( 5.12) |
В нашем случае
| R1 - R4 : | Rрасч = 4732, 991 Ом |
| R5 : | Rрасч = 3301, 55 Ом |
Погрешность расчета:
|
| ( 5.13) |
В нашем случае
| R1 - R4 : | Rрасч = 0,007 |
| R5 : | Rрасч = 0,00046 |
Результаты расчета вполне удовлетворяют заданной погрешности.
6. Последовательность расчета МДП – конденсатора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
