Технология изготовления схемы интегрального усилителя
Краткое сожержание материала:
Размещено на
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Анализ схемы и разработка технологии изготовления интегрального усилителя
1.1 Выбор материалов для изготовления интегрального усилителя
1.2 Технологический маршрут
2. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТЫ
2.1 Расчет режимов диффузии
2.1.1 Расчет режима базовой диффузии
2.1.2 Расчет режимов диффузии эмиттерной области
2.1.3 Расчет профиля распределения примеси в эмиттерной области
2.1.4 Построение профиля распределения примеси в базе и эмиттере до окисления
2.2 Расчеты режимов окисления
2.2.1 Расчет режимов окисления при получении диэлектрических карманов
2.2.2 Расчет режимов окисления при получении диэлектрической пленки
2.2.3 Расчет режимов окисления для создания защитной маски
2.2.4 Расчет профилей распределения примеси после окисления
3. РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИСТОРОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТИРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
К настоящему времени микроэлектроника сформировалась как генеральное схемотехническое и конструктивно-технологическое направление в создании средств вычислительной техники, радиотехники и автоматики.
Основополагающая идея микроэлектроники - конструктивная интеграция элементов электронной схемы - объективно приводит к интеграции схемотехнических, конструкторских и технологических решений, которая выражается в тесной взаимосвязи и взаимообусловленности всех этапов проектирования интегральной микросхемы (ИМС). При этом главным связующим звеном всех этапов проектирования является задача обеспечения высокой надежности ИМС.
Важнейшей задачей схемотехнического проектирования является разработка быстродействующих и надежных схем, устойчиво работающих при низких уровнях мощности (малая допустимая мощность рассеяния), в условиях сильных паразитных связей (высокая плотность упаковки) и при ограничениях по точности и стабильности параметров элементов. Потенциальная надежность ИМС на этом этапе проектирования оценивается с учетом возможностей выбранного структурно-топологического варианта ИМС и его технологической реализации.
Конструктор, стремясь сохранить быстродействие и надежность ИМС на проектном уровне, определяет оптимальную топологию, выбирает материалы и технологические методы, обеспечивающие надежные электрические соединения, а также защиту от окружающей среды и механических воздействий с учетом технологических возможностей и ограничений.
Важным этапом технологического проектирования, направленного на обеспечение качества и надежности ИМС, является разработка операций контроля на всех этапах производства: входного контроля основных и вспомогательных материалов и комплектующих изделий, контроля в процессе обработки, межоперационного контроля полуфабрикатов и выходного контроля готовых изделий.
В этих условиях важнейшей задачей является всемерное повышение качества подготовки специалистов в области микроэлектроники. Поэтому для углубления знания предлагается разработка схемы интегрального усилителя.
В данном курсовом проекте предлагается реализовать схему интегрального усилителя, построенного на биполярных транзисторах и резисторах, созданных по изопланарной технологии.
1. АНАЛИЗ СХЕМЫ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ
Полупроводниковая интегральная схема изготовлена по изопланарной технологии, суть которой заключается в создании изолированных областей для отдельных элементов.
Планарная технология позволяет одновременно получать большое количество элементов в течение единого технологического процесса и характеризуется тем, что все внешние границы p-n- переходов выходят на одну плоскость, т.е. все выводы элементов находятся на одной стороне полупроводниковой пластины.
Для данной схемы интегрального усилителя требуются только две изолированные области: область для транзистора Т1 и область, в которой расположены транзисторы Т2, Т3 и все резистор, так как резисторы изолированы от транзисторов Т2 и Т3 p-n переходом.
Входной транзистор Т1 должен находиться в собственной изолированной области. Коллекторы транзисторов Т2 и Т3 соединены друг с другом и с положительным полюсом источника питания, поэтому они могут находиться в одной изолированной области. Все резисторы могут находиться в одной изолированной области, которая соединена с наибольшим положительным потенциалом. Так как поверхность кристалла защищена слоем двуокиси кремния, тонкопленочные алюминиевые соединения могут проходить по любому из диффузионных резисторов, не замыкаясь на них.
Согласно проведенному анализу разработан техпроцесс приведенный ниже.
1.1 Выбор материалов для изготовления интегрального усилителя
Выбор материала подложки
Большинство полупроводниковых ИМС изготавливают на основе монокристаллического кремния, хотя в отдельных случаях используют германий. Это объясняется тем, что кремний по сравнению с германием обладает рядом физических и технологических преимуществ, важных для создания элементов ИМС. Физические преимущества кремния по сравнению с германием проявляются в следующем:
· Кремний имеет большую ширину запрещенной зоны и меньшие обратные токи переходов, что уменьшает связи между элементами ИМС, позволяет создавать микросхемы, работоспособные при повышенных температурах, и микромощные схемы, работающие при малых уровнях рабочих токов.
· Кремниевые транзисторы имеют более высокое пороговое напряжение, а следовательно, логические схемы на этих транзисторах характеризуются большой статической помехоустойчивостью.
· Кремний обуславливается меньшей диэлектрической проницаемостью, что обуславливает меньшее значение барьерных емкостей переходов при той е площади и позволяет увеличить быстродействие ИМС.
Наиболее важное технологическое преимущество кремния по сравнению с другими полупроводниковыми материалами связано со свойствами слоев двуокиси кремния, которые обладают хорошей адгезией к кремнию и сравнительно легко могут быть получены на поверхности кремниевой пластины путем ее окисления при высокой температуре (1200-1300С).
Слой двуокиси кремния играет значительную роль в технологии ИМС на основе кремния и используется:
· в качестве маски при проведении локальной диффузии примесей;
· для защиты поверхностей кристалла от влияния окружающей среды;
· для изоляции затвора от канала в МДП-транзисторах с изолированным затворам;
· в качестве диэлектрика пленочных конденсаторов.
В промышленных условиях кремний наиболее широко используется для изготовления полупроводниковых ИМС.
В экономическом отношении применение кремния в электронике более выгодно, чем использование германия, так как стоимость кремния высокого уровня чистоты в 10 раз ниже стоимости германия.
1 Выбор материала диффузанта
В качестве легирующих примесей выбирают элементы, имеющие достаточно высокую скорость диффузии и хорошую растворимость в полупроводнике при температуре диффузии. Для получения диффузионных областей с дырочной электропроводностью в кремнии используют элементы-акцепторы В, In, Ga, во внешних электронных оболочках которых недостает одного валентного электрона для создания ковалентной связи с атомом четырехвалентного кремния. Для обеспечения электронной электропроводности можно использовать Р, As, Sb, т. Е. элементы, имеющие избыточный валентный электрон по сравнению с кремнием. Выбор легирующего элемента среди названных производится с учетом скорости диффузии и предельной растворимости примеси (табл.1.1). [1]
Таблица 1.1 - Свойства различных элементов как легирующих примесей кремния
|
Элемент |
Энергия активацииЕа, эВ |
Кажущийся коэффициент диффузии, см2с-1 |
Коэффициент сегрегации |
Предельная растворимость при Т=1473 К, см-3 |
|
|
Бор |
3,7 |
11,5 |
0,3 |
51020 |
|
|
Галлий |
3,5 |
3,3 |
20 |
41019 |
|
|
Индий |
3,9 |
16 |
10000 |
1019 |
|
|
Фосфор |
4,4 |
1400 |
10 |
1,21021 |
|
|
Мышьяк |
3,6 |
0,44 |
10 |
1,71021 |
|
|
Сурьма |
3,9 |
4 |
10...
Другие файлы:
Разработка гибридной интегральной схемы усилителя электрических сигналов низкой частоты Технология изготовления интегральной схемы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) Расчёт схем с операционными усилителями Разработка усилителя мощности звуковой частоты Исследование RC–усилителя на биполярных транзисторах |
© 2006-2015 Студенческий сайт ТНУ им. В.И.Вернадского, TNU.in.UA