7-laboratoriya ishi Mavzu

, elektron elementlarning funktsiyalarini bajaradigan va ishonchli izolyatsiyani ta'minlaydigan pn birikmalarini tanlab hosil qilish mumkin. . rol o'ynaydigan mos keladigan yarimo'tkazgich va metall qatlamlar sifatida prokladkalar, o'tkazgichlar va passiv elementlar . Bu barcha muammolarni hal qilish texnologik jarayonlarning ma'lum bir ketma-ketligi, shu jumladan kimyoviy sirtni tozalash operatsiyalari, kremniy qatlamlarining epitaksial o'sishi, termal oksidlanish, sirtni fotorezistor bilan niqoblash, elektr o'tkazuvchanligi bo'lgan qatlamlarni olish uchun nopoklik atomlarining tarqalishi yordamida ta'minlanadi. p- va n -turlari, metallizatsiya, himoya qatlamini qo'llash.
Bipolyar IC ning loyihai va keyinchalik ishlab chiqarilishi shundan iboratki, faol va passiv elementlar asl yarimo'tkazgich (ko'pincha kremniy) substrat yuzasida yoki hajmida yaratilgan bo'lib, ular bir-biridan ajratilgan va shunday tarzda bog'langan. ma'lum bir elektr funktsiyasining bajarilishini ta'minlash.
Bipolyar ICni loyihalashning eng muhim bosqichi uning elektr zanjirini topologik sxemaga aylantirishdir. Ushbu bosqichda elementlarning nisbiy joylashuvi va ular orasidagi bog'lanishlar aniqlanadi. Topologiyani ishlab chiqishda elementlarning o'zaro bog'lanishlarining minimal kesishishi va alohida elementlar orasidagi minimal parazit o'zaro ta'siri bilan elementlarning maksimal o'rash zichligini ta'minlashga intilish kerak. Ushbu talablar aksariyat amaliy holatlarda bir-biriga ziddir, shuning uchun topologiyani ishlab chiqish jarayoni elementlarning optimal joylashishini ta'minlaydigan tarzda amalga oshirilishi kerak, bunda u yoki bu turga xos bo'lgan parazitar ta'sirlarning ta'sirini kamaytirish mumkin bo'ladi. IC ishlab chiqilmoqda. Bundan kelib chiqadiki, ICni loyihalashda eng muhim vazifalardan biri faol va passiv elementlarni optimal joylashtirish mezonini tanlashdir. Bir qatlamli metallizatsiya bilan bipolyar IC topologiyasini ishlab chiqishda, qoida tariqasida, ikkita mezonga amal qilinadi:

1. 
   elementlar orasidagi metalllashtirilgan ulanishlarning umumiy uzunligini minimallashtirish;
   

4. 
   metalllashtirilgan bo'g'inlarning kesishish sonini minimallashtirish.
   

Bipolyar IC topologiyasini ishlab chiqishni bir necha bosqichlarga bo'lish mumkin, ularning asosiylari: dastlabki ma'lumotlarni olish va batafsil tahlil qilish, faol va passiv elementlarning konfiguratsiyasi va geometrik o'lchamlarini hisoblash, topologiya eskizlarini ishlab chiqish, dastlabki topologiyani ishlab chiqish. variantlar, topologiyaning yakuniy versiyasini tanlash va uni optimallashtirish .
Topologiyani loyihalashda shuni hisobga olish kerakki, ICni amalga oshirishning ushbu bosqichi individual xususiyatga ega va asosan ishlab chiqilayotgan mahsulotning murakkabligi bilan belgilanadi. Biroq, barcha holatlarda asosiy qoidalar tizimiga amal qilish kerak. Quyida epitaksial n-qatlamli asl p-tipli substratda bipolyar IC ishlab chiqarilgan va uning elementlarini izolyatsiyasi pn-birikmasi orqali amalga oshirilgan holatlar uchun ushbu qoidalarning qisqacha tavsifi keltirilgan.

1. 
   IC ning ishlashi paytida alohida ajratilgan joylar qarama-qarshi turdagi elektr o'tkazuvchanligining yarimo'tkazgichli material qatlami va teskari yo'nalishli pn o'tish joylarining bo'sh joy zaryadi bilan ajratilishi kerak. Izolyatsiya faqat izolyatsion pn o'tish joylari buzilmasa va ularning bo'sh joy zaryadlarining joylari bir-biriga yopishmasa ishonchli bo'ladi. Bu holat izolyatsiyalovchi diffuziya uchun ochilgan oynaning kengligini to'g'ri tanlash bilan ta'minlanadi, bu esa o'z navbatida dastlabki yarimo'tkazgich materialining parametrlariga va izolyatsiya qilingan hudud va substrat o'rtasidagi pn-birikmasining egilish kuchlanishiga bog'liq.
   

5. 
   Niqob oksidi cheti ostidagi nopoklik atomlarining diffuziya ta'sirini, shuningdek, oksidli qirqish va fotolitografiya paytida kiritilgan xatolarni hisobga olish uchun topologik sxemani tuzishda bipolyar IC ning barcha elementlari, kontakt yostiqchalaridan tashqari, kerak. izolyatsion diffuziya uchun ochilgan oynaning chetidan taxminan epitaksial qatlam qalinligining ikki barobariga teng masofada joylashtirilishi kerak.
   
6. 
   Asl p-tipli substrat eng salbiy potentsialga ega bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan nuqtasiga va asl n-tipli substrat - eng ijobiy nuqtaga ulanishi kerak. Bu elementlarning o'zaro izolyatsiyasi shartlarini qondirish va ajratilgan hududlar orasidagi parazitar sig'imlarni kamaytirish imkonini beradi.
   
7. 
   Parallel ulangan kollektor-tayanch birikmalari bo'lgan tranzistorlar bir xil izolyatsiya qilingan maydon ichiga joylashtirilishi mumkin. Agar tranzistorlar emitent izdoshi rejimida ishlayotgan bo'lsa, u holda ular rezistorlar bilan birga izolyatsiya qilingan joyga joylashtirilishi mumkin.
   
8. 
   Npn tranzistor strukturasining asosiy diffuziya qatlamlari asosida hosil bo'lgan rezistorlar, odatda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan eng ijobiy potentsialiga ulangan bitta izolyatsiya qilingan hudud ichida joylashgan, ya'ni. kollektor-tayanch birikmasining egilish manbasiga. Rezistorlarning geometrik konfiguratsiyasi o'zboshimchalik bilan bo'lishi mumkin, ammo barcha hollarda rezistor uzunligining uning kengligiga nisbati dastlabki diffuziya qatlamining materialining o'ziga xos qarshiligiga mos kelishi va berilgan qiymatni olish kerak. Rezistorning kengligi fotolitografiyaning ruxsati bilan cheklangan. Yuqori qarshilikli rezistorlarni parallel chiziqlar shaklida, ular orasidagi jumperlar bilan yasash tavsiya etiladi. Bu holda rezistorning qiymati egri rezistorga qaraganda aniqroq saqlanadi. Har qanday diffuziya qarshiligini o'tkazuvchan yo'l bilan kesib o'tish mumkin, chunki. rezistorni qoplaydigan silikon oksidi qatlami ustida metalllashtirilgan o'tkazgichni o'tkazish sezilarli zararli ta'sir ko'rsatmaydi. To'g'ri baholanishi kerak bo'lgan rezistorlar bir xil kenglik va konfiguratsiyaga ega bo'lishi va bir-biriga yaqin joylashgan bo'lishi kerak. Agar ICda yuqori quvvat sarfiga ega bo'lgan rezistorlar mavjud bo'lsa, u holda ular kristallning periferik hududlarida joylashgan bo'lishi kerak.
   
9. 
   Agar IC tranzistorlari kollektor maydonlarining turli potentsiallarida ishlayotgan bo'lsa, u holda ular alohida ajratilgan joylarga joylashtiriladi. Kollektor izolyatsiya qilingan joylar orasidagi elektr izolyatsiyasini yaxshilash uchun tranzistorning bevosita yaqinida substrat bilan aloqa qilish tavsiya etiladi, bu esa eng yuqori quvvat sarfi bilan tavsiflanadi. Transistorlar xarakteristikasining izchilligini ta'minlash uchun ular qo'shni izolyatsiyalangan joylarda joylashgan bo'lishi kerak va kollektor, tayanch va emitent hududlarning geometrik konfiguratsiyasi bir xil bo'lishi kerak.
   
10. 
    Kollektor-tayanch birikmasi asosida hosil bo'lgan har bir diod uchun alohida izolyatsiya qilingan hudud ta'minlanishi kerak, aks holda qo'shni diodlarning kosmik zaryad hududlari yopiq bo'lishi mumkin, chunki ularning yuqori qarshilik kollektor mintaqasiga kengayishi muhim ahamiyatga ega. Agar diodlar emitent-bazaning ulanishi asosida hosil qilingan bo'lsa, u holda ular bitta ajratilgan hududga joylashtirilishi mumkin, chunki bu holda etarli darajada past qarshilikka ega materiallarda hosil bo'lgan pn o'tish joylarining fazoviy zaryad mintaqalarining kengayishi. kichik.
    
11. 
    Kondensatorlarning shakli va lokalizatsiya joylari asosan o'zboshimchalik bilan. Agar kondansatör teskari yo'nalishli pn-birikmasi asosida ishlab chiqarilgan bo'lsa, u holda sig'imning nominal qiymatini hisoblashda hajmning zaryad hududlarini kengaytirish va buzilish kuchlanishining ruxsat etilgan chegaralarini hisobga olish kerak. Bunga qarab, kondansatör sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan bir yoki boshqa pn birikmasi tanlanadi.
    
12. 
    Yostiqchalar va substrat o'rtasidagi parazitar sig'imni kamaytirishga yostiqlarning har birida izolyatsiya qilingan maydonni yaratish orqali erishish mumkin. Bunday holda, kontakt yostig'i va substrat o'rtasidagi sig'im izolyatsion pn birikmasining sig'imi bilan ketma-ket bog'langan bo'lib chiqadi va shuning uchun hosil bo'lgan parazit sig'im sezilarli darajada kamayadi.
    
13. 
    Quvvat va tuproq uchun ishlatiladigan ulanishlar parazitar qarshiliklarni kamaytirish va shu bilan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan xususiyatlarini buzish uchun qisqa, keng chiziqlar sifatida amalga oshirilishi kerak.
    
14. 
    IC elementlarini almashtirish imkon qadar kamroq kesishmalarga ega bo'lishi kerak. Topologik sxemani ishlab chiqishda, shuningdek, o'zaro bog'lanishlarning mumkin bo'lgan minimal uzunligini olishga harakat qilish kerak.
    
15. 
    Topologik loyihalashning eng muhim vazifalaridan biri IC egallagan maydonni minimallashtirishdir. Ushbu maydonni qisqartirish sizga berilgan diametrli plastinkada ishlab chiqarilgan IC sonini ko'paytirish imkonini beradi. Bundan tashqari, yarimo'tkazgich kristalidagi tasodifiy nuqsonlar ehtimoli maydonning ortishi bilan ortib borishini hisobga olish kerak. IC ning o'lchamlari ajratilgan joylar soniga va ularning maydoniga, shuningdek, birlashtiruvchi metalllashtirilgan yo'llarning umumiy maydoniga, shu jumladan kontakt yostiqchalari egallagan maydonga bog'liq.