Реферат: Микроэлектроника и функциональная электроника (разработка топологии ИМС)

Соединения элементов ИМС создаются металлизацией. На поверхность ИМС методом термического испарения в вакууме наносится слой алюминия толщиной около 1 мкм. После фотолитографии на поверхности ИМС остаются металлические соединения, соответствующие рисунку схемы. После фотолитографии металл обжигается в среде азота при температуре около 500°С.

20 -фотолитография для создания рисунка разводки и нанесение слоя за­щитного диэлектрика .

21 – фотолитография для вскрытия окон контактных площадок для последующего приваривания проводников.

4. Последовательность расчета параметров биполярного транзистора.

Исходные данные для расчета.

Максимальное напряжение на коллекторном переходе: U_кб = 1,5 В

Максимальный ток эмиттера: І_э = 4,5 мА

Граничная частота f_т = 500 МГц.

Дальнейший расчет проводится с помощью программы расчета параметров биполярных транзисторов, результаты расчета, представленные ниже, были получены с помощью данной программы.

Расчет выполняется в следующей последовательности.

1. По заданному максимально допустимому напряжению U_кб определяют пробивное напряжение U_кб0 , которое должно быть хотя бы на 20% больше U_кб и учитывает возможные колебания напряжения питания, т.е. U_кб0 =1,2 U_кб , в нашем случае U_кб0 =1,8 В. Пробивное напряжение U_пр коллекторного перехода выбираем с коэффициентом запаса 3, это учитывает возможность пробоя по поверхности и на закруглениях коллекторного перехода. В нашем случае U_пр = 5,4 В.

По графику зависимости U_пр (N_дк ) [1] , где N_дк – концентрация доноров в коллекторе, находят N_дк . В программе расчета значение концентрации находится численными методами. В нашем случае N_дк = 5·10¹⁷ см^-3 . Данное значение слишком велико, т.к при таком значении возможно появление паразитного n-канала, поэтому уменьшим его до 10¹⁶ см^-3 .

По графику зависимости подвижности электронов от их концентрации [1] находят подвижность электронов. В нашем случае m_n = 1200 см² /(В·с).

2. Определяют характеристическую длину распределения акцепторов L_а и доноров L_д :

( 4.1)

где х_{j к} – глубина коллекторного перехода. В нашем случае L_a = 0,374 мкм; L_д = 0,0748 мкм.

3. Для расчета ширины ОПЗ (области пространственного заряда) на коллекторном и эмиттерном переходах предварительно вычисляют контактную разность потенциалов на коллекторном переходе:

( 4.2 )

где f_т – тепловой потенциал, равный 0,0258 В при Т=300 К.; n_i – концентрация собственных носителей заряда в кремнии (n_i » 10¹⁰ см^-3 ). В нашем случае f_к = 0,6771 В.

Контактная разность потенциалов на эмиттерном переходе f_э рассчитывается аналогично f_к . В нашем случае f_э = 0,1809 В.

4. Рассчитывают ширину ОПЗ, распространяющуюся в сторону базы (Dх_кб ) и в сторону коллектора (Dх_кк ) при максимальном смещении коллекторного перехода U_кб :

	( 4.3 )
	( 4.4 )

где , e₀ , e_н – соответственно диэлектрическая постоянная и относительная диэлектрическая проницаемость полупроводниковой подложки.

В нашем случае Dх_кб = 0,387 мкм, Dх_кк = 0,6656 мкм.

5. Выбираем ширину технологической базы равной 1 мкм.

6. Определяем концентрацию акцепторов на эмиттерном переходе:

Na (xj э ) = Nдк exp(Wб0 /La )

( 4.5 )

В нашем случае N_a (x_{j э} ) = 1,338·10¹⁷ см^-3 .

7. В результате высокой степени легирования эмиттера область объемного заряда на эмиттерном переходе в основном будет сосредоточена в базе. Приближенно можно считать, что Dх_эб »Dх_э , где

( 4.6 )

В нашем случае Dх_э = 0,08858 мкм.

8. Расчитываем ширину активной базы:

Wба = Wб0 - Dхэ - Dхкб

( 4.7 )

В нашем случае W_ба = 0,4944 мкм.

Дальнейший расчет транзистора включает вычисление площади эмиттерного перехода,