- •Методические указания
- •2.2. Задание №2
- •Методические указания по выполнению второго задания
- •3. Вопросы к домашнему заданию
- •4. Лабораторные задания и Методические указания по их выполнению
- •4.1. Задание № 1
- •4.2. Задание №2
- •5. Указания по оформлению отчета
- •6. Контрольные вопросы к лабораторным заданиям
- •Библиографический список
- •1.3. Указания по технике безопасности
- •2. Домашние задания и методические указания по их выполнению
- •2.1. Задание №1
- •2.2. Задание №2
- •3. Вопросы к домашнему заданию
- •4. Лабораторные задания и Методические указания по их выполнению
- •4.1. Задание №1
- •4.2. Задание №2
- •5. Указания по оформлению отчета
- •6. Контрольные вопросы к лабораторным заданиям
- •Библиографический список
- •2.2. Задание №2 Изучить конструкцию и материалы элементов разводки в мдп-имс
- •3. Вопросы к домашнему заданию
- •4. Лабораторные задания и Методические указания по их выполнению
- •Задание №1
- •5. Указания по оформлению отчета
- •6. Контрольные вопросы к лабораторным заданиям
- •Библиографический список
- •1.3. Указания по технике безопасности
- •2. Домашние задания и методические указания по их выполнению
- •2.1. Задание №1
- •3. Вопросы к домашнему заданию
- •4. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению
- •4.1. Задание №1
- •5. Указания по оформлению отчета
- •6. Контрольные вопросы к лабораторным заданиям
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
5. Указания по оформлению отчета
Отчет оформляется в виде пояснительной записки на листах формата А4 (210 × 297 мм). Необходимо дома подготовить заготовку отчета по всей работе. Заготовка отчета должна содержать номер, цель и содержание работы, все пункты домашних заданий и результаты их выполнения все пункты лабораторных заданий и свободное место для их выполнения. Дополнительно в отчете необходимо сделать выводы по результатам проделанной работы. Рисунки и графики выполнять на отдельных листах А4, на которых, если позволяет место, может быть размещено по несколько рисунков. Рисунки вкладывать в отчет после первой ссылки по тексту.
6. Контрольные вопросы к лабораторным заданиям
1. Как можно рассчитать сопротивление резистора, зная его длину и ширину?
2. Из каких слоев состоит резистор в топологии кристалла?
3. Чему равно СЛ в библиотеки gpdk090?
4. Для чего используют функцию Ruler?
5. Какой алгоритм проектирования топологии резистора?
Библиографический список
Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: учеб. пособие / И.П. Степаненко. 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001г. – 487с.
Ефимов И.Е. Основы микроэлектроники: учебник / И.Е. Ефимов, И.Я. Козырь. 3-е изд. стер. – СПб.: «Лань», 2008. – 384с.
Коледов Л.А. Технология и конструкция микросхем, микропроцессоров и микросборок: учеб. пособие / Л.А. Коледов. 3-е изд. стер. – СПб.: «Лань», 2009. – 400с.
Рубаи. Цифровые Интегральные схемы: методология проектирования./ Рубаи, Чандракасан, Николич. 2-е изд.: Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007. – 912 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТОПОЛОГИИ
МДП-ТРАНЗИСТОРА
1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Цель работы
Изучение конструктивно-технологических особенностей МДП-транзисторов и элементов коммутации в МДП-ИМС. Освоение проектирования топологии МДП-транзистора в среде Cadence Virtuoso.
Содержание работы
Основным содержанием работы является ознакомление с классификацией, изучение структуры и топологии МДП-транзисторов, конструкций и материалов элементов коммутации в МДП-ИМС. Проектирование топологии МДП-транзистора с помощью САПР Cadence Virtuoso.
Обучение осуществляется в процессе выполнения домашних и лабораторных заданий. Контроль усвоения полученных студентами знаний и навыков производиться при собеседовании путем оценки ответов на контрольные вопросы, а также при выполнении лабораторной работы.
Время выполнения домашних заданий 3 ч. Общее время на выполнение лабораторных заданий, включая собеседование и отчет по лабораторной работе 4ч.
1.3. Указания по технике безопасности
В процессе работы необходимо соблюдать общие правила техники безопасности при работе с электроустановками напряжением до 1000 В.
ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ
Задание №1
Изучить классификацию и конструкции МДП-транзисторов (МДПТ). В заготовку отчета занести структуры и топологии МДПТ.
Методические указания по выполнению первого задания.
Для выполнения задания необходимо ознакомиться с материалом /1, с. 248-258; 2, с. 103-111/. Транзисторы со структурой МДП (МДПТ) представляют собой одну из разновидностей полевых транзисторов – активных полупроводниковых приборов, в которых используются эффекты дрейфа основных носителей под действием продольного электрического поля и модуляции дрейфового тока поперечным электрическим полем. Действие полевых транзисторов основано на перемещении только основных носителей заряда в полупроводниковом материале, в связи с чем эти транзисторы называют униполярными в отличие от биполярных, использующих оба типа носителей.
МДПТ имеют существенные преимущества перед биполярными по конструкции (размеры и занимаемая ими площадь относительно невелики, в принципе, отсутствует необходимость их изоляции) и электрофизическим параметрам (низкий уровень шумов, устойчивость к перегрузкам по току, высокие входное сопротивление и помехоустойчивость, малая мощность рассеивания, низкая стоимость).
В то же время БИС на МДПТ уступают БИС на биполярных транзисторах в технологической воспроизводимости, стабильности параметров и быстродействии.
Рис. 1. Конструкция МДП транзистора
МДПТ имеет четыре электрода: исток, сток, затвор и подложку (см. рис 1). Полупроводниковая область, от которой начинается дрейф основных носителей, называется истоком, область, в которой осуществляется дрейф основных носителей и амплитудная модуляция дрейфового тока, – каналом, область, к которой под действием поля движутся (дрейфуют) основные носители, – стоком, металлическая или полупроводниковая область, используемая для создания модуляции дрейфового тока, – затвором. Подложка является конструктивной основой МДПТ.
Области истока и стока одного типа электропроводности формируют на некотором расстоянии lk друг от друга локальной диффузией или ионным легированием (рис. 1). Они самоизолированы друг от друга p-n переходами. Между ними поверх слоя диэлектрика расположен затвор, выполненный из проводящего материала.
Рис. 2. Структуры и условные обозначения МДПТ со встроенными
п-(а) и р-каналом (б), с индуцированными п- (в) и р-каналом (г);
И - исток; 3 — затвор; С — сток; П — подложка
В зависимости от типа основных носителей тока в канале различают п-канальные и р-канальные МДПТ. По конструктивно-технологическому исполнению МДПТ подразделяют на две разновидности: со встроенным и с индуцированным каналами (рис.2). Встроенный канал предусмотрен конструктивно и создается на этапе производства транзистора легированием приповерхностной области между истоком и стоком.
Электрическое сопротивление канала зависит от его длины lk и ширины bk, оно модулируется напряжением на затворе и, и зависит от напряженности наведенного поля в полупроводнике, обратно пропорционально толщине диэлектрика и прямо пропорционально диэлектрической проницаемости диэлектрика εД.
Помимо деления МДПТ по основному признаку – способу формирования и типу электропроводности проводящего канала – существует и более детальная классификация, учитывающая конструктивно-технологическое исполнение МДПТ, например по материалу затвора (с алюминиевыми, молибденовыми, поликремниевыми затворами); сочетанию с другими элементами в микросхеме, например комплементарные МДПТ (КМДПТ), т. е. взаимодополняющие, сформированные в одном кристалле р- и п-канальные транзисторы; по функциям, выполняемым в схеме, например активные и нагрузочные транзисторы.
Нагрузочные МДПТ используют в составе микросхем в качестве резисторов. Необходимое значение сопротивления канала этих транзисторов создается конструктивно (выбором геометрических размеров канала) и схемотехнически (подачей на его затвор потенциала определенной величины).
МДПТ могут служить в схеме и в качестве конденсаторов, для чего можно использовать емкости структур затвор – подложка или емкости обратносмещенных р-п переходов сток (исток) – подложка.
Таким образом, МДПТ может быть основным и единственным элементом МДП-микросхем. Он может выполнять функции как активных приборов (ключевой транзистор в инверторе, усилительный транзистор), так и пассивных элементов (нагрузочный транзистор в инверторе, конденсатор в элементе памяти). При проектировании МДП-микросхем можно обходиться только одним элементом – МДПТ, конструктивные размеры которого и схема включения будут зависеть от выполняемой функции. Это обстоятельство дает существенный выигрыш в степени интеграции (полупроводниковые резисторы и конденсаторы занимают большую площадь и требуют для себя отдельную изолированную область, кроме того, наличие пассивных полупроводниковых элементов влечет за собой появление дополнительных паразитных элементов, в частности паразитных емкостей, существенно ухудшающих частотные свойства микросхем).