Итерация 4

х_б = 2.5 мкм

R_сл = 155 Ом

a = 34 мкм

L₁ = 14 мкм

L₂ = 34 мкм

L₁/a = 0.41

K = 0.35

L = 85.8 мкм

S = (L + 2*L₂)*L₂ = 5229.2 мкм²

Наше предположение верно: при увеличении ширины длина резистора, его габариты и площадь, им занимаемая, действительно увеличиваются, поэтому принимаем окончательное решение:

a = 25 мкм

Дальнейшие итерации должны помочь нам установить зависимость площади, занимаемой резистором, от формы и размеров контактных областей. Сначала увеличим размеры окна в окисле L₁, оставив L₂ неизменным:

Итерация 5

х _б = 2.5 мкм

R_сл = 155 Ом

a = 25 мкм

L₁ = 20 мкм

L₂ = 34 мкм

L₂/a = 1.36

L₁/a = 0.8

K = 0.25

L = 68.1 мкм

S = (L + 2*L₂)*L₂ = 4627.4 мкм²

По сравнению с итерацией 3 площадь резистора увеличилась, следовательно увеличивать размеры окна в окисле бессмысленно.

Итерация 6

Остался последний путь возможного уменьшения площади – изменение размера L₂. Исходя из анализа всевозможных конструкций контактных областей, приходим к следующему выводу – L₂ не может быть меньше a (конструкция, приведенная на рис.4):

х_б = 2.5 мкм

R_сл = 155 Ом

a = 25 мкм

L₁ = 14 мкм

L₂ = 25 мкм

L₁ / a = 0.56

K = 0.3

L = 65.6 мкм

S = (L + 2*L₂)*L₂ = 2890 мкм²

Следовательно, вопрос уменьшения площади диффузионного резистора упирается в технологию. Чем она совершеннее, тем меньше допуск на номинал резистора: например, если в нашем случае допуск был бы равен 5%, то ширину линейной части резистора можно было бы принять равной 12.5 мкм. Улучшением технологии можно добиться уменьшения размера L₁, ведь нормативный минимум, равный 5 мкм, почти в 3 раза меньше заданных в условии, т.е. имеющимися в распоряжении разработчика технологиями, 14 мкм. Не стоит забывать также и о погрешностях Δ_пл и Δ_с, которые также находятся в непосредственной зависимости от того, в каких условиях, на каком оборудовании и каким методом ведется изготовление ИМС.

Итак, оптимизация конструкции диффузионного резистора по критерию минимальной площади проведена. В итоге были установлены следующие значения геометрических параметров:

х_б = 2.5 мкм

a = 25 мкм

L₁ = 14 мкм

L_П = 18 мкм

L₂ = 25 мкм

L = 65.6 мкм

S = 2890 мкм²

Проверим, удовлетворяет ли резистор условию по паразитной емкости и граничной частоте:

C_R ~ (2 ... 4)*10^-4 пФ / мкм² * S_R = 0.57 пФ

Паразитная емкость равна по порядку заданной в условию, что удовлетворительно.

Граничная частота равна:

f_ГР = 1/(2πR C_R)

f_ГР = 558.4 МГц ( > 450 МГц по условию)

Разработка основных этапов технологического процесса изготовления диффузионного резистора в составе имс.

Опишем базовый процесс формирования диффузионного резистора:

Исходным материалом служит пластина кремния р-типа.

К пластинам предъявляют следующие требования:

1. Совершенная кристаллическая решетка, плотность дислокаций не более 10 см^-2

2. Шероховатость поверхности пластины не ниже 14б – 14в классов (R_z = 0.05 – 0.032 мкм)

3. Прогиб пластин не более 8 – 10 мкм

4. Неплоскостность и неплоскопараллельность в пределах ± 10 мкм

5. Разориентация поверхности относительно заданной кристаллографической плоскости не хуже ± 1º

6. Разнотолщинность пластин в пределах партии не больше ± 8 мкм, отклонение по диаметру ± 0.5 мм

7. Наличие базового среза и фаски

Последовательность операций планарно-эпитаксиальной технологии производства биполярных полупроводниковых ИМС: