3. Топологическое проектирование делителя частоты с переменной скважностью выходного сигнала

Первый этап топологического проектирования заключается в создании логических вентилей, используемых в данном устройстве. По техническому заданию разрабатываемое устройство проектируется в технологическом базисе ES2_0.7нм. Топологические схемы используемых вентилей представлены на рисунках 1.14-1.16. [4]

Рисунок 1.14 – Топологический рисунок: инвертора, 2nor, 3nor элемента

Рисунок 1.15 – Топологический рисунок буферного элемента

Далее с помощью полученных элементов приступаем к реализации топологии разрабатываемого устройства. Топология устройства представлена на рисунке 1.16.

Рисунок 1.16 - Топология делителя частоты с коэффициентом деления 24 и переменной скважностью на базе RS-триггера

Выводы

Синтезирован делитель частоты с переменной скважностью выходного сигнала на базе RS-триггера. Исходя из результатов моделирования, показанных на рисунках 1.7 и 1.8 можно сделать вывод, что минимальное напряжение питания, при котором сохраняется время фронта выше заданного в техническом задании равно U_ип = 4.3В. Максимальная емкость, при которой выполняются требования технического задания к фронтам сигналов, равна C_н. ≈ 3,4 пФ.

Полученные частоты удовлетворяют требования технического задания для данного делителя частоты с переменной скважностью(f_тз = 25МГц) выполняются вплоть до M_сх = 27, исходя из результатов моделирования, показанных на рисунке 1.10

Буферный элемент успешно обеспечивает заданное в техническом задании быстродействие t_фр = 3нс, максимальная рабочая частота устройства f = 132 МГц.

Топологическое проектирование выполнено успешно, в ходе аналитических расчётов вычислена максимальная длина межсоединения – 130нм, влиянием межсоединений на работу устройства в некоторых узлах пренебречь нельзя.

Глава 2. Разработка и исследование кмоп ис делителя частоты с коэффициентом деления 24 и переменной скважностью на базе rs-триггера

1. Разработка технологического маршрута изготовления кмоп ис делителя частоты

Технологическим маршрутом изготовления КМОП-структуры является последовательность операций, выполненных при определенных условиях, результатом которых будут n- и p- канальные транзисторы, карман p-типа, изоляция и металлизация. В таблице 1 представлен технологический маршрут изготовления заданной вариантом структуры. [5]

Таблица 1 – Технологический маршрут изготовления КМОП-структуры.

№ п/п	Технологическая операция	Режим обработки	Примечание
1	Выбор подложки	КДБ-12 (N = 1015 см−3), кристаллографическая ориентация поверхности (100)
2	Окисление под нитрид кремния (Si3N4)	950°С, 30 мин, О2 (примерно на 30-50 нм)	Примерно на 30-50 нм
3	Нанесение Si3N4		Толщина 150 нм
4	Фотолитография «Щелевая изоляция»
5	Травление Si3N4 и SiO2		Анизотропное, на всю толщину Si3N4
6	Травление Si		Анизотропное травление Si на глубину залегания кармана
7	Окисление	950 °С, 30 мин, О2
8	Имплантация B	E = 40 кэВ, D = 7·1013 см−2
9	Удаление фоторезиста
10	Отжиг p-охраны	1050°С, 60 мин, нейтральная среда – N2
11	Нанесение SiO2
12	Химико-механическая полировка		До оксида
13	Удаление всего SiO2
14	Окисление	1000°С, 30 мин, среда – О2.
15	Фотолитография «n-карман»
16	Ионная имплантация	P, 70 кэВ, см-2
17	Удаление фоторезиста
18	Окисление	1200°С, 90 мин, О2
19	Отжиг	1200°С, 90 мин, N2
20	Удаление всего SiO2
21	Окисление	1000°С, 30 мин, среда – О2
22	Фотолитография «Подгонка порогового напряжения p-МОП-транзистора»
23	Имплантация P	E = 30 кэВ, D = 2·1012 см−2
24	Удаление фоторезиста
25	Фотолитография «Подгонка порогового напряжения n-МОП-транзистора»
26	Имплантация B	E = 30 кэВ, D = 2 ·1012 см−2
27	Удаление фоторезиста
28	Удаление SiO2до Si
29	Окисление под затвор	40 мин, 900°С, O2	4 нм
30	Осаждение Si*		0,2 мкм
31	Фотолитография «n+-затвор»
32	Имплантация	P, кэВ, см-2
33	Удаление фоторезиста
34	Фотолитография «p+-затвор»
35	Имплантация	B, кэВ, см-2
36	Удаление фоторезиста
37	Фотолитография «затворы»
38	ПХТ Si* на всю толщину до оксида
39	Удаление фоторезиста
40	Фотолитография «n-LDD»
41	Имплантация As	E = 60 кэВ, D = 3·1013 см−2
42	Удаление фоторезиста
43	Фотолитография «p-LDD»
44	Имплантация BF2	E = 50 кэВ, D = 5·1013 см−2
45	Удаление фоторезиста
46	Создание оксидныхспейсеров	нанесение SiO2 0,3 мкм
		травление SiO20,3 мкм	анизотропное
47	Окисление	850°С, 20 мин, среда – O2
48	Фотолитография «n+-сток, исток, контакт к n-карману»
49	Ионная имплантация	P, 40 кэВ, см-2
50	Удаление фоторезиста
51	Фотолитография «p+-сток, исток, контакт к p-подложке»
52	Ионная имплантация	B, 35 кэВ, см-2
53	Удаление фоторезиста
54	Окисление	30 мин, 950°С, О2
55	Отжиг	30 мин, 900°С, N2
56	Нанесение межслойного диэлектрика
57	Фотолитография «Контактные окна»
58	ПХТ оксида
59	Удаление фоторезиста
60	Нанесение металла (Al-Si)
61	Фотолитография «Металлизация»
62	ПХТ алюминия на всю толщину + удаление Si-крошки
63	Удаление фоторезиста
64	Нанесение изолирующего слоя
65	Фотолитография «Контактные площадки»
66	ПХТ оксида кремния
67	Удаление фоторезиста

Маршрутная карта в виде последовательных модификаций поперечного сечения КМОП-структуры на этапах изготовления согласно приведенному выше технологическому маршруту показана на рисунках 2.1-2.9.

Рисунок 2.1 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №1-13 технологического маршрута)

Рисунок 2.2 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №14-17 технологического маршрута)

Рисунок 2.3 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №18-23 технологического маршрута)

Рисунок 2.4 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №24-41 технологического маршрута)

Рисунок 2.5 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №42-44 технологического маршрута)

Рисунок 2.6 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №45-49 технологического маршрута)

Рисунок 2.7 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №50-52 технологического маршрута)

Рисунок 2.8 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №53-64 технологического маршрута)

Рисунок 2.9 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №65-67 технологического маршрута)