Разработка конструкции и топологии ИМС датчика фазы

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени

Государственный Технический Университет имени  Н.Э. Баумана

Калужский филиал

 

 

Факультет_________________ЭИУК ______________________

 

Кафедра _________________ЭИУ1 –КФ_______________________

 

                              

 

 

 

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

к курсовой работе по курсу:

 

Технология ИМС

 

 

тема: “ Разработка конструкции и топологии ИМС датчика фазы“

 

Базовое предприятие  ОАО «Автоэлектроника»

 

 

Студент    Макаров В.Н.                          Группа    РПД - 92

                      (фамилия, инициалы)                                           (индекс)

 

 

 

Руководитель  проекта    Андреев В.В.

                                              (фамилия, инициалы)

 

 

 

 

 

2005 г.

 

Государственный     комитет    РФ    по    народному     образованию

 

Московский   ордена   Ленина,   ордена   Октябрьской   Революции

и    ордена    Трудового    Красного    Знамени

_______Государственный   Технический   Университет   имени   Н.Э. БАУМАНА______

 

Факультет____ЭИУК __________

 

                 Кафедра ________________ЭИУ1 – КФ______________________________

 

 

ЗАДАНИЕ

 

на    курсовую   работу

 

 

 

 

по курсу___________Технология ИМС____________________________________

Студент  __________Макаров В.Н._________________РПД – 92_______________

                                 (фамилия, инициалы)                                  (индекс группы)

Руководитель________Андреев В. В._____________________________________

                                   (фамилия, инициалы)

Срок выполнения проекта по графику: 20%  к_____нед.  40%______нед.,  60% к_____нед., 80% к______нед., 100% к______нед.

Защита проекта______25 декабря____ 2005 г.

 

 

1. Тема работы

Разработка конструкции, топологии и технологического процесса ИМС датчика фазы ОАО «Автоэлектроника»_________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

2. Техническое задание 

Проектирование топологии ИМС.________________________________

 

 

III.   Объём и содержание проекта (графических работ____3___листа формат А1, расчетно-пояснительная записка на _26_листах формата А4).

 

 

Лист 1 – Формат А1 – Топологический чертеж ИМС.

Лист 2 – Формат А1 – Сборочный чертеж ИМС.

Лист 3 – Формат А1 – Структурная схема технологического процесса.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

                                          Руководитель проекта

 

                                                      Дата выдачи  «        » ________________________2004 г.

 

 

Дополнительное    указание    по   проектированию

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Содержание.

 

 

 

1. Введение………………………………………………..…5

 

 

2. Техническое задание…………………………………..…6

 

 

3. Расчет режимов изготовления транзистора ...……….....8

 

 

4. Топологический расчет транзистора …………………..13

 

 

5. Расчет геометрических размеров резисторов……..…...17

 

 

6. Основные технологические операции изготовления ИМС………………………………………..………….….21

 

 

7. Список литературы……………………………………...26

 

 

8. Приложение……………………………………………...27

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

 

Основополагающая  идея микроэлектроники – конструктивная интеграция элементов схемы –  приводит к интеграции конструкторских  и технологических решений, при этом главной является  задача  обеспечения высокой надежности  ИМС.

Важнейшей  задачей  проектирования  является  разработка  быстродействующих  и  надежных  схем, устойчиво  работающих  при  низких  уровнях  мощности, в  условиях  сильных  паразитных  связей (при  высоко  плотности  упаковки)  и  при  ограничениях  по точности и стабильности параметров элементов.

При технологическом  проектировании синтезируется оптимальная  структура технологического процесса обработки и сборки ИМС, позволяющая  максимально использовать типовые процессы и обеспечивать минимальные трудоемкость изготовления и себестоимость микросхем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Техническое задание.

 

         Разработка конструкции, топологии и технологического процесса ИМС датчика фазы.

         Схема электрическая принципиальная приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема электрическая принципиальная.

 

 

Исходные  данные:

1. Номинальные значения сопротивлений резисторов:

Позиционное обозначение	R1	R2	R3	R4	R5	R6	R7	R8	R9	R10
Номинал, кОм	8	8	1	10	10	15	10	20	1	5
Мощность рассеяния, мВт	20	20	20	20	20	20	20	20	20	20

 

2. Дополнительные параметры:

 

• Напряжение питания – 12 В;

 

• Рабочий диапазон температур – ΔТ= -5˚С ÷ +35˚С;

 

• Максимально допустимая мощность рассеяния - Вт/мм²;

 

• - для типовых технологических процессов;

 

• (табличная величина);

 

 

•  мкм – погрешности геометрических размеров.

 

• толщина эпитаксиального слоя  9 мкм.

 

• Х_ск = Х_сб;  r_k = 12 Ом.; U_т =1 В;  U_п = 12 В;          

 

Uпр к-п (В)	Uпр к-б (В)	Uпр б-э (В)	Tрб ºС	Tзб ºС	Nозб х 1017	Tрэ ºС	Tзэ ºС	Nозэ х 1017	Imax мА
75	65	9	1050	960	200	1020	930	30	36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет режимов изготовления

 эпитаксиально  – планарного транзистора.

 

а) Расчет концентраций примеси в отдельных областях транзистора.

Расчет концентраций примеси в отдельных областях транзистора с учетом заданного  пробивного напряжения.

Определяется из соотношения:

- напряжение пробоя перехода.

- в/см – критическое значение напряженности поля для кремния.

  кл. – заряд электрона.

e - относительная диэлектрическая проницаемость (для кремния 12).

, ф/см. – абсолютная диэлектрическая проницаемость.

N – концентрация примеси на слаболегированной стороне перехода, которую надо отнести к наиболее опасному сечению, т.е. к поверхности.

Усредненная . Если Е = Е_КР,  а U_å  = U_ПР.

а) Концентрация примеси  на поверхности подложки:

, при U_{пр к-п} = 75 В.

б) Поверхностная концентрация примеси  в коллекторе:

, при U_{пр к-б} = 65 В.

в) Поверхностная концентрация примеси в базе:

, при U_{пр б-э} = 9 В.

Окончательно: N_об = 14.6∙ .

                          N_ок = 2.14∙ .

                          N_оп = 1.76∙ .

 

 

б) Расчет режимов диффузии базовой  области.

При двухстадийной диффузии распределение  примеси подсчитывается по закону Гаусса:

где N – концентрация примеси, .

Q – поверхностная концентрация примеси .

- диффузионная длина.

Учитывая, что коллектор  легирован равномерно и зная концентрацию примеси на поверхности базы и  под переходом Б-К (на глубине                   Х = Х_{пер(Б-К)}= см), можно записать:

1) при Х = 0: ,     (1)

2) при Х = Х_пер.б-к:      (2)

    N_исхб = ,

где Д_рб – коэффициент диффузии на этапе разгонки базы .

       t_рб – время процесса разгонки базы.

       Q_б – доза легирования базы .

Из (1) и (2) получим:  

Задаемся температурой разгонки базы: Т_рб = 1050°С

Из графика Д = f(Т°С) находим Д_рб = 8∙ а t_рб  = 24 мин.

Из (1) Q_б = N_об ∙

Для этапа загонки примеси в  базу можно записать:

N_озб = Q_б/ ;         N_озб =

Тогда Д_зб ∙ t_зб = .

Примем температуру загонки  базы Т_зб = 960°С и из графика Д = f(Т°С).

Д_зб = , t_зб = 40 мин.

Окончательно: Д_рб =             Д_зб =

                          Т_рб = 1050°С                       Т_зб = 960°С

                              t_рб = 24 мин.                         t_зб = 40 мин.