- •Методические указания
- •2.2. Задание №2
- •Методические указания по выполнению второго задания
- •3. Вопросы к домашнему заданию
- •4. Лабораторные задания и Методические указания по их выполнению
- •4.1. Задание № 1
- •4.2. Задание №2
- •5. Указания по оформлению отчета
- •6. Контрольные вопросы к лабораторным заданиям
- •Библиографический список
- •1.3. Указания по технике безопасности
- •2. Домашние задания и методические указания по их выполнению
- •2.1. Задание №1
- •2.2. Задание №2
- •3. Вопросы к домашнему заданию
- •4. Лабораторные задания и Методические указания по их выполнению
- •4.1. Задание №1
- •4.2. Задание №2
- •5. Указания по оформлению отчета
- •6. Контрольные вопросы к лабораторным заданиям
- •Библиографический список
- •2.2. Задание №2 Изучить конструкцию и материалы элементов разводки в мдп-имс
- •3. Вопросы к домашнему заданию
- •4. Лабораторные задания и Методические указания по их выполнению
- •Задание №1
- •5. Указания по оформлению отчета
- •6. Контрольные вопросы к лабораторным заданиям
- •Библиографический список
- •1.3. Указания по технике безопасности
- •2. Домашние задания и методические указания по их выполнению
- •2.1. Задание №1
- •3. Вопросы к домашнему заданию
- •4. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению
- •4.1. Задание №1
- •5. Указания по оформлению отчета
- •6. Контрольные вопросы к лабораторным заданиям
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
6. Контрольные вопросы к лабораторным заданиям
1. Какими возможности обладает САПР Cadence Virtuoso?
2. Для чего необходимо окно Layer Selection Window?
3. Сколько слоев металлизации в библиотеке gpdk090?
4. Для каких целей используют функцию VIA?
5. Что нужно сделать, что бы обеспечить связь первого и пятого слоев метала?
Библиографический список
Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: учеб. пособие / И.П. Степаненко. 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001г. – 487с.
Ефимов И.Е. Основы микроэлектроники: учебник / И.Е. Ефимов, И.Я. Козырь. 3-е изд. стер. – СПб.: «Лань», 2008. – 384с.
Коледов Л.А. Технология и конструкция микросхем, микропроцессоров и микросборок: учеб. пособие / Л.А. Коледов. 3-е изд. стер. – СПб.: «Лань», 2009. – 400с.
Рубаи. Цифровые Интегральные схемы: методология проектирования./ Рубаи, Чандракасан, Николич. 2-е изд.: Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007. – 912 с.
Лабораторная работа № 2
проектирование интегрального резистора для моп-структуры
1. Общие указания
1.1. Цель работы
Изучение конструктивно-технологических вариантов полупроводниковых интегральных резисторов. Проектирование интегрального резистора с использованием САПР.
1.2. Содержание работы
Основным содержанием работы является: изучение конструкции, технологии получения, параметров объемных, диффузионных, ионнолегированных, пинч-резисторов и резисторов на основе пленок поликристаллического кремния. Проектирование интегрального резистора в среде Cadence Virtuoso.
Обучение осуществляется в процессе выполнения домашних и лабораторных заданий. Контроль усвоения полученных студентами знаний и навыков производиться при собеседовании путем оценки ответов на контрольные вопросы, а также при выполнении лабораторной работы.
Время выполнения домашних заданий 3 ч. Общее время на выполнение лабораторных заданий, включая собеседование и отчет по лабораторной работе 4ч.
1.3. Указания по технике безопасности
В процессе работы необходимо соблюдать общие правила техники безопасности при работе с электроустановками напряжением до 1000 В.
2. Домашние задания и методические указания по их выполнению
2.1. Задание №1
Изучить конструктивно-технологические варианты и основные характеристики диффузионных и пинч-резисторов. В заготовку отчета занести конструкцию и топологию этих резисторов.
Методические указания по выполнению первого задания.
Для выполнения задания необходимо проработать материал /1, с. 258-261, 2, с. 116-122/.
Полупроводниковые интегральные резисторы – это резисторы, изготовленные на основе полупроводников методами полупроводниковой технологии. Различают объемные и диффузионные полупроводниковые резисторы. Объемные резисторы получают путем создания омических (невыпрямляющих) контактов металла с полупроводником. При идеальных контактах удельное сопротивление ρv такого резистора определяется объемными свойствами полупроводника.
Несмотря на простоту конструктивного и технологического исполнения, объемные резисторы не нашли широкого применения из-за большой занимаемой площади и температурной нестабильности.
Диффузионные резисторы формируют на основе диффузионных слоев, глубина которых намного меньше их ширины и длины. Диффузионные резисторы изолированы от остального объема полупроводника p-n-переходом. Они могут быть изготовлены одновременно с другими элементами при формировании структуры полупроводниковых ИМС. Поэтому для реализации диффузионных резисторов в полупроводниковых ИМС используют те же диффузионные слои, которые образуют основные структурные области транзистора: базовую, эмиттерную и коллекторную.
Для диффузионных резисторов (ДР) чаще всего используется полоска базового слоя с двумя омическими контактами (рис. 1а)
Рис. 1. Диффузионный резистор с полосковой (а) и с зигзагообразной конфигурацией (б)
И длина, и ширина полоскового ДР ограничены. Длина а не может превышать размеров кристалла. Ширина b ограничена возможностями фотолитографии, боковой диффузией, а также допустимым разбросом (10-20%).
Значение максимального сопротивления можно увеличить в 2-3 раза, используя не полосковую, а зигзагообразную конфигурацию ДР (рис.1 б). Максимальное сопротивление в этом случае не превышает 50-60 кОм.
Температурный коэффициент сопротивления ДР, выполненного на основе базового слоя, составляет 0,15-0,30 %/°С, в зависимости от значения поверхностного сопротивления RS. Разброс сопротивления относительно расчетного номинала составляет ±(15-20) %. При этом сопротивления резисторов, расположенных на одном кристалле, меняются в одну и ту же сторону. Поэтому отношение сопротивлений сохраняется с гораздо меньшим допуском (±3% и менее), а температурный коэффициент для отношения сопротивлений не превышает ±0,01 %/°С. Эта особенность ДР играет важную роль и широко используется при разработке ИС.
Если необходимые номиналы сопротивлений составляют 100 Ом и менее, то использование базового слоя в ДР нецелесообразно, так как ширина резистора должна быть меньше его длины, что конструктивно трудно осуществить. Для получения ДР с малыми номиналами сопротивлений используют низкоомный эмиттерный слой. При значениях Rs - 5-15 Ом/□, свойственных этому слою, удается получить минимальные сопротивления 3-5 Ом с температурным коэффициентом 0,01-0,02 %/°С.
При необходимости создания в ИМС резисторов с большим сопротивлением используются пинч-резисторы (канальные, сжатые, закрытые резисторы). Они формируются на основе донной слаболегированной области базового слоя с большим сопротивлением и имеют меньшую площадь сечения (рис. 2). Максимальное сопротивление таких резисторов составляет 200...300 кОм при простейшей полосковой конфигурации, Rs = 2...5кОм/□. Пинч-резисторы имеют большой разброс номиналов (до 50%) из-за трудностей получения точных значений толщины донной части р-слоя, большой ТКС (0,3...0,5%/°С) из-за меньшей степени легирования донной части. У пинч-резистора n+- и р-слои закорочены металлизацией (рис.2) и соединены с выводом резистора, находящимся под большим положительным потенциалом, чем остальные области структуры. Такое соединение обеспечивает обратное смещение на всех переходах пинч-резистора. Этот резистор имеет линейный участок ВАХ только до напряжений 1...1.5 В, его пробивное напряжение 5...7 В.
Рис. 2. Пинч резистор
Недостатками пинч-резисторов являются: больший разброс номиналов (до 50 %) из-за сильного влияния изменения толщины р-слоя, больший температурный коэффициент сопротивления (0,3-0,5 %/°С) из-за меньшей степени легирования донной части р-слоя, нелинейность вольт-амперной характеристики при напряжении более 1-1,5 В.