Проектирование полупроводниковых ИМС. Дикарев Ю.И. - 5 стр.

UptoLike

Составители: 

расположить элементы с наибольшими размерами и с наименьшими запасами на
совмещение в центре эскиза топологии; сократить число изолированных областей
и уменьшить периметр каждой изолированной области .
На основе эскиза разрабатывают предварительный вариант топологии,
который вычерчивают на миллиметровой бумаге в выбранном масштабе, обычно
100:1 или 200:1 (кратные 100). Топологию проектируют в прямоугольной системе
координат. Придание элементам форм в виде отрезков прямых линий, не
параллельных осям координат, допустимо только в тех случаях , когда это
приводит к значительному упрощению формы элемента . Координаты всех точек,
расположенных в вершинах углов, должны быть кратны шагу координатной
сетки. При использовании миллиметровой бумаги минимальный шаг
координатной сетки принимают равным 0,5 мм. Такой шаг приемлем только для
микросхем малой степени интеграции, содержащих ~10 элементов.
При вычерчивании общего вида топологии рекомендуется использовать
линии разного цвета для различных слоев ИМС: эмиттерного - черный, базового -
красный, разделительного (коллекторного ) - зеленый, вертикального - черный,
скрытого - зеленый пунктирный, металлизации - желтый, окна в окисле для
контакта к элементам - синий пунктирный, окна в пассивирующем (защитном)
окисле - синий сплошной.
В процессе разработки топологии для получения оптимальной компоновки
возможно изменение геометрии пассивных элементов. При изменении формы
пассивных элементов проводят корректировочные расчеты . После выбора
расположения элементов и контактных площадок, создания рисунка разводки
необходимо разместить на топологии фигуры совмещения и тестовые элементы
( транзисторы, резисторы и т.д.). Чаще всего для совмещения рисунка
фотошаблона с рисунком ранее созданных слоев используют фигуры квадрата ,
треугольника или креста . Для этого на каждом фотошаблоне , кроме первого и
последнего , размещают две фигуры, расположенные рядом друг с другом.
Меньшая фигура предназначена для совмещения с предыдущей технологической
операцией, а большая - с последующей. На первом фотошаблоне размещена
только большая фигура, а на последнем - только меньшая.
Если после уплотненного размещения всех элементов на кристалле
заданного размера осталась свободная площадь, рекомендуется уменьшить размер
кристалла . Если это невозможно , то следует внести в топологию изменения,
направленные на снижение требований к технологии изготовления ИМС.
Например, можно увеличить расстояния между контактными площадками и
проводниками , спрямить элементы разводки , резисторы, границы изолированных
областей.
1.2. Правила проектирования топологии ИМС
К настоящему времени сформулирован набор правил разработки топологии
биполярных ИМС. А так как все эти правила должны быть удовлетворены
одновременно , разработка топологии ИМС является сложной задачей, требующей
больших затрат времени. Ниже приведены лишь наиболее общие правила
проектирования топологии.
Варианты 16.1 - 16.4.
Поз.
χ
R
, χ
Rs
,
P
н
, Номинал Примеч
ание
обозн . % % мВт 16.1 16.2 16.3 16.4
R1 15 4 0,1 820 270 520 650
R2 15 4 0,1 820 300 570 650
R3 10 2 0,05 3,6к 1,2к 2,4к 2,4к
R4 15 4 0,1 8,5к 2к 3,8к 5,1к
R5 15 4 0,1 8,5к 2к 3,8к 5,1к
Топологию транзисторов VT1 - VTЗ и VТ5 - VТ6 выбрать из банка данных.
Топологию транзистора VТ4 рассчитать по исходным данным, предлагаемым
преподавателем.
Фотолитография позволяет получить минимальный размер элементов
l
min
= 2 мкм с l = 0,5 мкм.
Схема работает в диапазоне температур (-20...+65)°С
Значения U
ип
= 5,2 B; U
оп
= 1,1 B.
5
40
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
                                                                                                        р а сп о ло ж и ть эле ме нты с на и б о льш и ми р а зме р а ми и с на и ме ньш и ми за п а са ми на
                                      В а р и а нты 16.1 - 16.4.                                        со вме щ е ни е в це нтр е эски за то п о ло ги и ; со кр а ти тьчи сло и зо ли р о ва нных о б ла сте й
                                                                                                        и уме ньш и тьп е р и ме тр ка ж до й и зо ли р о ва нно й о б ла сти .
                                                                                                                   Н а о сно ве эски за р а зр а б а тыва ю т п р е два р и те льный ва р и а нт то п о ло ги и ,
                                                                                                        ко то р ый выче р чи ва ю тна ми лли ме тр о во й б ума ге в выб р а нно м ма сш та б е , о б ычно
                                                                                                        100:1 и ли 200:1 (кр а тные 100). То п о ло ги ю п р о е кти р ую тв п р ямо уго льно й си сте ме
                                                                                                        ко о р ди на т. П р и да ни е эле ме нта м фо р м в ви де о тр е зко в п р ямых ли ни й, не
                                                                                                        п а р а лле льных о сям ко о р ди на т, до п усти мо то лько в те х случа ях , ко гда это
                                                                                                        п р и во ди тк зна чи те льно му уп р о щ е ни ю фо р мы эле ме нта . Ко о р ди на ты все х то че к,
                                                                                                        р а сп о ло ж е нных в ве р ш и на х угло в, до лж ны б ыть кр а тны ш а гу ко о р ди на тно й
                                                                                                        се тки . П р и и сп о льзо ва ни и ми лли ме тр о во й б ума ги ми ни ма льный ш а г
                                                                                                        ко о р ди на тно й се тки п р и ни ма ю тр а вным 0,5 мм. Та ко й ш а г п р и е мле м то лько для
                                                                                                        ми кр о сх е м ма ло й сте п е ни и нте гр а ци и, со де р ж а щ и х ~10 эле ме нто в.
                                                                                                                   П р и выче р чи ва ни и о б щ е го ви да то п о ло ги и р е ко ме ндуе тся и сп о льзо ва ть
                                                                                                        ли ни и р а зно го цве та для р а зли чных сло е в И М С: эми тте р но го - че р ный, б а зо во го -
                                                                                                        кр а сный, р а зде ли те льно го (ко лле кто р но го ) - зе ле ный, ве р ти ка льно го - че р ный,
                                                                                                        скр ыто го - зе ле ный п ункти р ный, ме та лли за ци и - ж е лтый, о кна в о ки сле для
                                                                                                        ко нта кта к эле ме нта м - си ни й п ункти р ный, о кна в п а сси ви р ую щ е м (за щ и тно м)
                                                                                                        о ки сле - си ни й сп ло ш но й.
                                                                                                                   В п р о це ссе р а зр а б о тки то п о ло ги и для п о луче ни я о п ти ма льно й ко мп о но вки
                                                                                                        во змо ж но и зме не ни е ге о ме тр и и п а сси вных эле ме нто в. П р и и зме не ни и фо р мы
                                                                                                        п а сси вных эле ме нто в п р о во дят ко р р е кти р о во чные р а сче ты. П о сле выб о р а
                                                                                                        р а сп о ло ж е ни я эле ме нто в и ко нта ктных п ло щ а до к, со зда ни я р и сунка р а зво дки
                                                                                                        не о б х о ди мо р а зме сти ть на то п о ло ги и фи гур ы со вме щ е ни я и те сто вые эле ме нты
                                                                                                        (тр а нзи сто р ы, р е зи сто р ы и т.д.). Ча щ е все го для со вме щ е ни я р и сунка
    П о з.      χR,         χRs ,        Pн ,                      Н о ми на л            П р и ме ч    фо то ш а б ло на с р и сунко м р а не е со зда нных сло е в и сп о льзую т фи гур ы ква др а та ,
                                                                                            а ни е      тр е уго льни ка и ли кр е ста . Д ля это го на ка ж до м фо то ш а б ло не , кр о ме п е р во го и
   о б о зн.    %            %          мВ т        16.1      16.2        16.3   16.4                   п о сле дне го , р а зме щ а ю т две фи гур ы, р а сп о ло ж е нные р ядо м др уг с др уго м.
      R1        15           4          0,1         820       270         520    650                    М е ньш а я фи гур а п р е дна зна че на для со вме щ е ни я с п р е дыдущ е й те х но ло ги че ско й
      R2        15           4          0,1         820       300         570    650                    о п е р а ци е й, а б о льш а я - с п о сле дую щ е й. Н а п е р во м фо то ш а б ло не р а зме щ е на
      R3        10           2          0,05        3,6к      1,2к        2,4к   2,4к                   то лько б о льш а я фи гур а , а на п о сле дне м - то лько ме ньш а я.
      R4        15           4          0,1         8,5к       2к         3,8к   5,1к                              Если п о сле уп ло тне нно го р а зме щ е ни я все х эле ме нто в на кр и ста лле
      R5        15           4          0,1         8,5к       2к         3,8к   5,1к                   за да нно го р а зме р а о ста ла сьсво б о дна я п ло щ а дь, р е ко ме ндуе тся уме ньш и тьр а зме р
                                                                                                        кр и ста лла . Если это не во змо ж но , то сле дуе т вне сти в то п о ло ги ю и зме не ни я,
                                                                                                        на п р а вле нные на сни ж е ни е тр е б о ва ни й к те х но ло ги и и зго то вле ни я И М С.
             То п о ло ги ю тр а нзи сто р о в VT1 - VTЗ и VТ5 - VТ6 выб р а тьи з б а нка да нны х .   Н а п р и ме р , мо ж но уве ли чи ть р а ссто яни я ме ж ду ко нта ктными п ло щ а дка ми и
  То п о ло ги ю тр а нзи сто р а VТ4 р а ссчи та ть п о и сх о дным да нным, п р е дла га е мым        п р о во дни ка ми , сп р ями ть эле ме нты р а зво дки , р е зи сто р ы, гр а ни цы и зо ли р о ва нны х
  п р е п о да ва те ле м.                                                                              о б ла сте й.
             Ф о то ли то гр а фи я п о зво ляе т п о лучи ть ми ни ма льный р а зме р эле ме нто в
  lmin = 2 мкм с ∆l = 0,5 мкм.                                                                                                 1.2. П р а ви ла     п р о е кти р о ва ни я то п о ло ги и И М С
             Сх е ма р а б о та е тв ди а п а зо не те мп е р а тур (-20...+65)°С                                 К на сто ящ е му вр е ме ни сфо р мули р о ва н на б о р п р а ви л р а зр а б о тки то п о ло ги и
  Зна че ни я Uи п = 5,2 B; Uо п = 1,1 B.                                                               б и п о ляр ных И М С. А та к ка к все эти п р а ви ла до лж ны б ыть удо вле тво р е ны
                                                                                                        о дно вр е ме нно , р а зр а б о тка то п о ло ги и И М С являе тся сло ж но й за да че й, тр е б ую щ е й
                                                                                                        б о льш и х за тр а т вр е ме ни . Н и ж е п р и ве де ны ли ш ь на и б о ле е о б щ и е п р а ви ла
                                                                                                        п р о е кти р о ва ни я то п о ло ги и .

                                                 40                                                                                                          5

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com