1.5.4. Топологическое проектирование

Топология — это аналог электрической схемы в виде набора геометрических образов слоев кристалла. В каждом слое имеется определенное число фигур, расположенных относительно друг друга. Комбинация определенных фигур соответствует элементу электрической схемы, например, транзистору (рис. 1.9).

Соединения между элементами выполняются в соответствии с принципиальной электрической схемой. Они реализуются в виде металлизированных дорожек. Чтобы избежать пересечения металлических дорожек, соединения выполняют в различных слоях топологии. Количество слоев зависит от технологии изготовления ИС. Некоторые размеры топологии (например, размеры эмиттерной области) определяют ее электрические свойства, другие (расстояние между фигурами одного слоя или допуска на совмещение фигур разных слоев) должны удовлетворять конструкторско-технологическим ограничениям (КТО).

Разработка топологии ИС заключается в решении ряда взаимосвязанных задач:

• относительного взаимного размещения компонентов с минимальным числом пересечений;

• размещения компонентов в системе координат на кристалле с учетом схемотехнических, технологических и нормативных ограничений;

• трассировки (проведения внутрисхемных соединений);

• подготовки информации для изготовления фотошаблонов.

В настоящее время все эти задачи решаются с помощью ЭВМ. Рассмотрим, как действует проектировщик при разработке топологии ИС, изготовляемой по биполярной технологии.

Методика инженерного решения первых двух из перечисленных задач состоит в следующем:

1) принципиальная электрическая схема перечерчивается таким образом, чтобы ее выводы располагались в желаемой последовательности и все компоненты соединялись с минимальным числом пересечений;

2) определяется число необходимых изолированных областей исходя из анализа распределения потенциалов коллекторных областей биполярных транзисторов;

3) все резисторы, имеющие на одном выводе фиксированный потенциал (питание), должны, как правило, подключаться к наиболее положительному потенциалу схемы;

4) чтобы учесть диффузию примеси под маскирующий оксид, при составлении топологии рекомендуется размещать компоненты схем (за исключением контактов) на расстоянии от щели под разделительную диффузию, равном удвоенной толщине эпитаксиального слоя;

5) межкомпонентные соединения могут быть выполнены металлизацией поверх диффузионных сопротивлений; во избежание пересечений можно предусмотреть изготовление на кристалле небольшого сопротивления на эмиттерном диффузионном слое;

6) для уменьшения паразитных емкостей подложку следует соединять с наибольшим отрицательным потенциалом питания;

7) для улучшения развязки между коллекторными изолированными областями контакт к подложке рекомендуется делать рядом с наиболее мощным выходным транзистором схемы;

8) для уменьшения паразитных связей и во избежание закорачивания контактной площадки на подложку при термокомпрессии контрольные площадки необходимо располагать на толстом слое оксида в изолированных областях.