Лабор №4 по Копейкину вар №8

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра САПР ВС

Лабораторная работа №4 «РАСЧЕТ П/П ИНТЕГРАЛЬНЫХ РЕЗИСТОРОВ И КОНДЕНСАТОРОВ»

Выполнил: Кызьюров В.А.

студент группы 045

Проверил: Копейкин Ю. А.

доцент кафедры САПР ВС

Рязань 2013

I. Расчет диффузионного конденсатора^.

Исходные данные : емкость С и допуск С ; рабочее напряжение U; интервал рабочих температур; рабочая частота f, Гц; добротность Q.

Параметр
емкость С, пФ	80
допуск С, %	20
рабочее напряжение U, В	10
рабочая частота f, МГц	5
добротность Q,	10

Расчет диффузионного конденсатора

1. Необходимо выбрать конструкцию конденсатора исходя из емкости C и добротности Q.

Q=, где R-сопротивление обкладки.

Для БЭ – это сопротивление базы;

для БК – сопротивление коллектора.

R<=

Для R и предельной C выбираем по справочнику Матсона конструкцию на основе эммитерного перехода.

2. Определяем расчетные ширину и длину перехода исходя из емкости диффузионного конденсатора прямоугольной формы на основе обратно смещенного перехода.

С=С_доп+С_бок=С₀аb+C_об(a+b)*X_j=600*3*2+1000(3+2)*0,4=5600 пФ

С₀ и С_об удельные емкости донной и боковой частей p-n перехода;

а и b – ширина и длина p-n перехода;

X_j – глубина залегания перехода.

Соотношение слагаемых зависит от отношения a/b. Оптимальным является отношение a/b=1, при этом доля боковой емкости оказывается минимальной.

Величины С₀ и С_об зависят от напряжения U на переходе, ОПЗ и концентрации примесей и определяются по справочнику.

Определяем а_рас и b_рас из предыдущего выражения. Если для топологии ИМС требуется конденсатор прямоугольной формы, то один из размеров выбирается исходя из конструктивных соображений. Определяем a и b 2,8 и 1,9 мм соответственно.

Определяем размеры a и b конденсатора на маске.

Реальные размеры перехода будут увеличены за счет растравливания окон и боковой диффузии, поэтому

а_мас=a_рас-2(_трав+y)=2,8-2(0,05+0,05)=2.6

b_мас=b_рас-2(_трав+y)=1,9-2(0,05+0,05)=1.7

За а_топ и b_топ (топологические) принимаются размеры близкие к шагу координатной сетки (округление а_мас и b_мас в большую сторону). Примем

а_топ=2.6 мм

b_топ=1.7 мм

3. Реальные размеры перехода:

а=a_топ+2(_трав+y)=2.6+2(0,05+0,05)=2,8;

b=b_топ+2(_трав+y)=1.7+2(0,05+0,05)=1,9;

4. Расчитывается реальная емкость p-n перехода и С.

С’=C₀ab+C_об(a+b)*X_j=600*2,8*1,9+1000(2,8+1,9)*0,4=5072 пФ

С=C-C’=5600-5072= 528пФ.

Так как С меньше допустимого значения, то увеличивать длину или ширину перехода не надо.

Расчет МДП конденсатора.

При расчете МДП конденсатора выбирается площадь верхней обкладки и ее размеры a и b из соотношения:

C=C₀*S=C₀*(a*b).

где С₀ удельная емкость.

С₀ состоит из последовательно включенных удельных емкостей диэлектрика С_д и пространственного заряда в п/п С_п и определяется из соотношения

С₀=.

Удельная емкость диэлектрика величина постоянная и определяет максимальную удельную емкость всей структуры и рассчитывается:

C_д==

где - диэлектрическая. проницаемость диэлектрика;

-толщина диэлектрика.

С₀=.

s==15.4 мм²

Емкость области ОПЗ в поверхностном слое п/п зависит от приложенного к МДП – конденсатора напряжения.

Выбираем а_расч=4.4 и b_расч=3.5.

а_мас=a_рас-2(_трав+y)=4.4-2(0,05+0,05)=4.2

b_мас=b_рас-2(_трав+y)=3.5-2(0,05+0,05)=3.3

За а_топ и b_топ (топологические) принимаются размеры близкие к шагу координатной сетки (округление а_мас и b_мас в большую сторону). Примем

а_топ=4.2 мм b_топ=3.3 мм

5. Реальные размеры перехода:

а=a_топ+2(_трав+y)=4.2+2(0,05+0,05)=4.4;

b=b_топ+2(_трав+y)=3.3+2(0,05+0,05)=3.5;

6. Расчитывается реальная емкость p-n перехода и С.

С’=C₀ab+C_об(a+b)*X_j=5.2*4.4*3.5+1.9*(4.4+3.5)*0,4=86.1 нФ

С=C’-C=86.1-80=6.1пФ

Так какС меньше допустимого значения, то увеличивать длину или ширину перехода не надо.

II. Расчет интегральных резисторов.

Исходные данные: сопротивление R и мощность P, погрешность сопротивления R/R.

Параметр
сопротивление R, Ом	50
мощность P, Вт	0,1
погрешность сопротивления R/R	15

1. Выбираем конструкцию резистора типа базовый слой. В соответствии с конструкцией выбирается глубина залегания слоя Х=0,05 мм.

2. Определяем удельное поверхностное сопротивление _s. Для этого используются номограммы зависимости усредненной удельной проводимости диффузионного слоя , где N₀- конц. Примесей в исходном материале.

, где - толщина резистивного слоя.

3. Определяется расчетная ширина резистивного слоя b:

b_расч >=max{b_техн,b_точн,b_р}, где b_техн- min ширина резистивного слоя, определяемая разрешающей способностью технолог. процесса (b_техн=10 мкм);

b_точн- min ширина резистора, при которой обеспечивается заданная погрешность геометрических размеров;

b_р-min ширина резистора, определяемая из max допустимой мощности рассеивания.

b_расч >=max{b_техн,b_точн,b_р}=max{10; 83,5; 66}>=83,5=85 мкм

Определяем топологическую ширину резистора исходя из следующих соображений:

а) в реальном резисторе ширина b будет увеличена на 2_трав за счет растравливания окон в маскирующем окисле и на величину 2*y- погрешность за счет ухода диффузионного слоя под маскирующий окисел.

b_пром=b_расч+2(_трав+y)=85+2(0,5+60*50/100)=146 мкм.

трав=0,20,5 мкм для типовых технологических процессов;

y=60*X/100 (для базового слоя).

б) топологический чертеж изготавливается в определенной координатной сетке (возьмем шаг 0,005 мм), поэтому округл. до ближайшего целого значения сетки. Если b_расч=0,085 мм.

Определяем расчетную длину резистора:

L_расч=b(R/-2*K_ф.к)

L_расч=b(R/-2*K_ф.к)=85(50/2,2-2*0,33)=25*74,34=1876 мкм

Реальная длина резистора на кристалле:

l_пром=l_расч+2(_трав+y)=1876+2(0,5+60*50/100)=1937 мкм.

Проводят расчет сопротивления проектируемого резистора и его погрешность, используя реальные l и b. При необходимости увеличивают ширину или длину до значения, дающего приемлемую погрешность.

Для прямоугольных резисторов:

R=(l/b+2K_фк)=2.2*(1937/85+2*0,33)=51,6 Ом;