Изучение и разработка тестового фрагмента ИМС

1 Введение Интегральная электроника на сегодняшний день является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей современной промышленности. Одной из составных частей данной науки является схемотехническая микроэлектроника. На каждом новом этапе развития технологии производства интегральных микросхем (ИМС) создаются принципиально новые методы изготовления структур ИМС, отражающие последние достижения науки.

В настоящее время наибольшее внимание в микроэлектронике уделяется созданию СБИС — сверхбольших интегральных схем — интегральных структур с очень большой степенью интеграции элементов, что позволяет не только значительно уменьшить площадь подложки ИМС, а следовательно, габаритные размеры и потребляемую мощность, но также и значительно расширить перечень функций, которые данная СБИС способна выполнять. В частности, использование СБИС в вычислительной технике позволило создание высокопроизводительных микропроцессоров электронно-вычислительных машин, а также встраиваемых однокристальных микроконтроллеров, объединяющих на одном кристалле несколько взаимосвязанных узлов вычислительного комплекса.

Переход к использованию СБИС сопряжен со значительным увеличением числа элементов ИМС на одной подложке, а также с существенным уменьшением геометрических размеров элементов ИМС. В настоящее время технология позволяет изготовление отдельных элементов ИМС с геометрическими размерами порядка 0,15−0,18 мкм.

Быстрое развитие мироэлектроники как одной из самых обширных областей промышленности обусловлено следующими факторами:

• Надежность — комплексное свойство, которое в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств как изделий в целом так и его частей. Надежность работы ИМС обусловлена монолитностью их структуры, а также защищенностью интегральных структур от внешних воздействий с помощью герметичных корпусов, в которых, как правило, выпускаются серийные ИМС.

• 2) Снижение габаритов и массы. Значительное уменьшение массы и размеров конкретных радиоэлектронных приборов без потери качества работы также является одним из решающих факторов при выборе ИМС при разработке различных приборов и узлов радиоэлектронной аппаратуры.

В соответствии с вариантом своего задания разработать:

1) Структура и разрез тестового фрагмента ИМС

2) Топологию интегрального элемента Смоп

3)Топологию тестового фрагмента ИМС Задание вариант: 7

№ варианта Разрез элемента Номинал резисторов R1 и R3, Ом Номинал резистора R2, кОм Номинал конденсатора С1, пФ Тип транзисторов в схеме

7 Смоп 1 7,0 1,0 TN30

1) Структура и разрез тестового фрагмента ИМС

Разрез структуры элемента Смоп

Разработка топологии конденсаторов

Конденсатор C1 имеет номинал 2.5 пФ и выполняется по МОП технологии, удельная емкость составляет Cs=500 пФ/мм2=5∙10−4 пФ/мкм2. Площадь конденсатора составляет

S (C1) = C1 / Cs = 2.5 / 5∙10−4 = 0.5∙104 [мкм2].

Конденсатор в МОП исполнении использует следующие слои:

• металлизационный слой (12)

• слой вскрытия контактов (9)

• n+ эмиттерный слой (8)

• p базовый слой (6)

Рис. 5. Топология конденсатора C1.