химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

т в соблюдении технологических допусков. Для этого все элементы микросхемы размещают на расстоянии от окна в диоксиде кремния для разделительной диффузии, равном удвоенной толщине эпитаксиального слоя. Это позволяет учесть влияние боковой диффузии под пленку диоксида, растравливание окон, ошибок совмещения и др.

Зазоры между элементами на топологической схеме оптимизируют, так как при очень малых зазорах происходит перекрытие отдельных диффузионных областей и возрастают паразитные связи между элементами. Оба явления вызывают неправильное функционирование схемы. Необоснованное завышение топологических зазоров также нежелательно, так как влечет за собой увеличение площади кристалла. Типичные значения геометрических размеров элементов структуры и технологических допусков представлены в табл. 16.1 для ИМС среднего уровня интеграции.

На рис. 16.1 показана топология однополоскового транзистора (элемента ИМС) и обозначены символы, приведенные в табл. 16.1.

Последовательность разработки топологии. Исходными данными для проектирования топологии являются принципиальная электрическая схема, заданная на уровне соединения отдельных активных и пассивных элементов, и типовой технологический процесс, на базе которого должна быть изготовлена ИМС. Выполнив расчеты геометрических размеров активных и пассивных элементов, компонуют эскиз топологии ИМС, в котором стремятся отразить соотношение геометрических размеров элементов и их рациональное размещение. Эскизирование позволяет определить количество изолированных областей, которые необходимо изготовить для изоляции элементов. Обычно для изготовления микросхемы используют эпитаксиальные структуры со слоем, обладающим электропроводностью л-типа, поэтому изоляцию обеспечивают путем создания диффузионных разделительных областей с электропроводностью р-типа. Изолирующие участки л-типа составят коллекторы буду-

349

щих транзисторов. Выявив по электрической схеме количество транзисторов с различными потенциалами коллектора, принимают это число за количество минимально необходимых изолированных областей. При компоновке и коммутации изолированных областей и элементов в соответствии с электрической схемой стремятся обеспечить минимальное количество пересечений между соединениями, а размеры и допустимые расстояния выбирают из приведенных в табл. 16.1. Размещение элементов осуществляют в два этапа. Вначале на макете схемы в. произвольном масштабе отрабатывают размещение элементов с Таблица 16.1

Рис. 16.1. Однополосковый транзистор — элемент ИМС

Размер или допуск

Символ

Значение, мкм

Размеры эмиттерного окна Размеры базового окна Ширина коллекторного контакта Ширина линии скрайбирования Расстояние от линии скрайбирования до диффузионной области Зазор между полосками металла Перекрытие окна металлом Расстояние:

база — эмиттер

база — изолирующая область

база — базовый контакт

эмиттер — базовый контакт

база — коллекторный контакт

эмиттер — эмиттерный контакт

WaXha

wK U

к

?6

?„ ?,

3X6—10X20 4X6—10X20

12—15

80

120 8—10

2— 5

4—10 10—25

3— 10

4— 15 7—20

5— 10

минимальным числом пересечений, затем составляют эскиз выдерживая заданные геометрические размеры. Полученный эскиз тщательно контролируют с точки зрения допустимости расположения активных и пассивных элементов, расстояний между ними с учетом особенностей функционирования схемы (напримёо расширения Ullo переходов при максимальном смещении тепловыделения и теплоотвода) и технологических возможностей ее реализации. Ьсли выявится несоответствие, то производят корректировку эскиза, изменяя геометрические размеры элементов, расположение контактных площадок, вводя диффузионные перемычки и меняя 350

путь коммутирующих соединений. Предварительный вариант топологии вычерчивают на базе отработанного эскиза в масштабе, кратном 100 (100 : 1, 200 : 1 и т. д.). Все элементы схемы образованы ортогональными линиями, т. е. являются прямоугольниками или их комбинациями: ?-, Т-, Ш-образными и более сложными фигурами. Предварительный вариант позволяет произвести более строгие оценки и расчеты паразитных связей, теплового режима ИМС и выявить возможность уплотнения компоновки. После внесения изменений в топологию предварительного варианта ИМС получают окончательный вариант топологии, исходя из которого изготовляют послойные чертежи оригиналов комплекта фотошаблонов.

Найти оптимальную конфигурацию и размещение элементов схемы расчетным или опытным путем — задача практически неразрешимая, поэтому при проектировании топологии ИМС широко применяют ЭВМ. Их использование позволяет добиться повышения качества микросхемы за счет уменьшения ошибок проектирования и предварительного моделирования характеристик, сокращения сроков и снижения стоимости разработки. Основными задачами машинного проектирования топологии являются точное соответствие топологии заданной принципиальной схеме, строгий учет технологических ограничений на минимальные размеры областей, расстояний между ними и их перекрытие, получение наилучших характеристик ИМС и минимальной площади кристалла.

§ 16.3. Изготовление элементов биполярных ИМС

Транзисторы в интегральных микросхемах. В ИМС применение транзисторов более предпочтительно, чем пассивных элементов, вследствие меньшей площади, занимаемой ими. Транзисторы в составе интегральной микросхемы дешевле дискретных, поэтому можно использовать 5— 10 транзисторов вместо 2—3 в том же каскаде на дискретных приборах. Транзисторы п-р-п-типа обладают лучшими характеристиками и параметрами чем р-я-р-транзисторы, по- Рнс 16.2. Структура обычного планар-этому нашли преимуществен- ного транзистора в ИМС ное применение в ИМС. Технология их изготовления более экономична.

Различают три разновидности структур транзисторов для интегральных микросхем: обычная планарная, горизонтальная (латеральная) и с вертикальными переходами. В обычной планарной структуре интегрального транзистора (рис. 16.2), топология которого была показана на рис. 16.1, эмиттерный и коллекторный переходы, за исключением их границ, расположены параллельно поверхности пластины. В отличие от дискретных приборов, в которых коллекторный контакт размещен на обратной стороне пласти-

351

ны и служит местом присоединения транзистора к кристаллодер-жателю, в интегральных транзисторах все контакты выведены на планарную сторону. Для микромощных схем более пригодна одно-полосковая конфигурация выводов, показанная на рис. 16.1, обеспечивающая минимальную площадь, занимаемую транзистором. В схеме малой и высокой мощности планарное расположение кон-

Рис. 16.3. Топология транзистора Рис. 16.4. Топология двухэмиттер-

с П-образным контактом коллек- ного транзистора

тора

тактов ведет к увеличению сопротивления коллектора и снижает быстродействие. Скрытый сильнолегированный слой с электропроводностью я+-типа, получаемый диффузией мышьяка или сурьмы в р-подложку перед наращиванием эпитаксиального слоя /г-типа, обладает низким сопротивлением н шунтирует высокоомную часть коллекторной области. Введение скрытого слоя позволяет снизить сопротивление коллектора. Для дополнительного уменьшения сопротивления коллектора используют транзисторы с П-образным расположением контакта (рис. 16.3). Для повышения коэффициента передачи тока используют двухэмиттерную конструкцию транзисторов (рис. 16.4). В логических ИМС широко используют мно-гоэмиттерные транзисторы, включающие по четыре (и более) отдельные эмиттерные области, объединенные общим контактом. Активные области баз, расположенные под эмиттерными переходами, соединены друг с другом областью пассивной базы. Многоэмит-терные транзисторы располагают во входных каскадах логических вентилей, основаных на транзисторно-транзисторной логике. Так как контакт к общей базовой области осуществляется с помощью узкой диффузионной перемычки, то инверсный коэффициент передачи тока у него уменьшается. Для уменьшения сопротивления базы применяют двухбазовую конфигурацию транзистора с полоско-вой конструкцией выводов. Достоинства многоэмиттерной и многобазовой структур сочетаются в гребенчатой конструкции транзистора. Здесь Ш-образные контакты от эмиттерных и базовых областей чередуются, образуя две гребенки, входящие друг в друга своими зубцами.

352

Рис. 16.5. Структура горизонтального (латерального) р-п-р-транзистора

Рис. 16.6. Варианты коммутации транзисторов для получения различных типов диодов в ИМС

В К э к

?

3 ? /f

Горизонтальные структуры транзисторов наиболее широко применяют для создания транзисторов типа р-п-р. В горизонтальном (латеральном) транзисторе (рис. 16.5) дырки, инжектированные эмиттером, движутся к коллектору в основном вдоль эпитаксиального слоя базы, т. е. горизонтально. Наличие скрытого «+-слоя позволяет увеличить долю дырок, достигающих коллектора, так как этот слой служит отражателем для дырок, перемещающихся перпендикулярно поверхности кристалла. Латеральные транзисторы просты в изготовлении, их применяют в микросхемах в качестве составных элементов в сложных транзисторных структурах, например в сочетании с обычными планарнымн транзисторами п-р-п, и реже — в качестве самостоятельных элементов. Коэффициент передачи тока у латеральных транзисторов мал, частотный диапазон низок.

При изготовлении биполярных транзисторов на изолирующих подложках, в частности на КНС-структурах, вследствие малой толщины эпитаксиального слоя (0,5—1,0 мкм) диффузия примесей происходит на всю глубину слоя и в нем образуется структура с вертикальными ?-?-переходами, плоскость которых перпендикулярна поверхности слоя и подложки. Более широко применяют вертикальные переходы в МДП-транзисторах.

Диоды в микросхемах. В большинстве интегральных микросхем, за исключением диодных матриц, не проектируют диодные структуры, ибо их функции при необходимости выполняют транзисторы с определенной коммутацией электродов. На рис. 16.6 показаны различные варианты коммутации, позволяющие получать на базе одной и той же структуры транзистора диоды с различными пара-

353

метрами.

страница 83
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
учебное пособие слесарь кипа
салфетница из нержавейки
гардеробные скамейки
рейтинг компаний по изготовлению вывесок

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(26.06.2017)