11

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)

Кафедра “Комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем” (КИБЭВС).

Торгонский Л.А

Руководство

к практическим занятиям по дисциплине

«Проектирование интегральных микросхем и микропроцессоров»

(заочное и вечернее отделение)

2012

1 Введение

Целью практических занятий является:

- закрепление теоретических знаний изучаемой дисциплины;

- приобретение практических навыков в решении задач проектирования элементов интегральных микросхем и микропроцессоров.

На практические занятия вынесен перечень вопросов, ответ на которые может быть получен при условии предварительной самостоятельной теоретической подготовки и выполнения части расчётов за пределами практического занятия. Поэтому в руководстве к занятиям последовательно приведены перечень вопросов по темам занятий, краткий примерный перечень заданий и ссылки на методический материал учебных пособий по дисциплине. По темам 1,5, 9-11 практических занятий вопросы дополнительно вынесены в контрольные работы и предусматривается самостоятельная подготовка к ним. По темам 2-5 дополнительно к практическим занятиям выполняется расчётное исследование функциональных зависимостей размерных цепей от значений функциональных параметров элементов.

2 Практические занятия и их содержание

Материал к практическим занятиям размещён в разделах учебного пособия [3.1.2, 3.1.3, 3.2.1 ] по дисциплине.

Тема 1. Оценка параметров технологического слоя -2 ч.

Параметры технологических слоёв являются основой для проектирования элементов интегральных микросхем. Применительно к полупроводниковым микросхемам состав слоёв отличается разнообразием технологий формирования. Знание свойств функционального слоя структуры является необходимым в принятии решений по формам, размерам и электрическим параметрам радиоэлементов и их композиций в интегральных микросхемах.

Перечень вопросов занятия:

- идентифицировать структурную принадлежность заданного слоя в составе слоев варианта технологической структуры БПТ;

- выполнить графическое представление структуры, разметку заданных концентраций, пространственных размеров слоя;

- выбрать и согласовать применение расчётных соотношений и методик определения параметров слоя (электрической прочности изоляции слоя, удельной ёмкости изоляции слоя, поверхностного сопротивления слоя);

- выполнить расчёты и подготовить рекомендации к применению полученных параметров в проектировании конструкций радиоэлементов ИС.

Примерные варианты заданий по теме

Вариант 1. Оценка параметров эмиттерного слоя диффузионной структуры (по методу тройной диффузии). Толщина слоя — 2 мкм. Поверхностная концентрация примеси в слое (n-тип) 10²⁰ см^–3. Поверхностная концентрация в базовом слое — 10¹⁸ см^–3. Глубинный переход эмиттер-база образован при концентрации доноров — 10¹⁷ см^–3.

Определить геометрию слоя изоляции. Определить критическую электрическую прочность изоляции? Определить удельную емкость изоляции? Определить поверхностное сопротивление слоя?

Вариант 2.Оценка параметров базового слоя диффузионной структуры (по методу тройной диффузии, эмиттерный слой отсутствует). Толщина слоя -3 мкм. Поверхностная концентрация примеси в слое (р-тип) 10¹⁸ см^–3. Поверхностная концентрация в коллекторном слое - 10¹⁷ см^–3. Глубинный переход коллектор-база образован при концентрации доноров - 10¹⁶ см ^-3.

Определить геометрию слоя изоляции. Определить критическую электрическую прочность изоляции? Определить удельную емкость изоляции? Определить поверхностное сопротивление слоя?

Вариант 3.Оценка параметров базового слоя под эмиттером диффузионной структуры (по методу тройной диффузии). Толщина ограниченного слоя базы — 1 мкм. Поверхностная концентрация примеси в эмиттерном слое (n-тип) — 10²⁰ см^–3.Поверхностная концентрация примеси базового слоя (р-тип) — 10¹⁸ см^–3. Поверхностная концентрация примеси в коллекторном слое — 10¹⁷ см^–3. Переход эмиттер-база образован на глубине 2 мкм при концентрации доноров — 10¹⁷ см–3. Переход коллектор-база на глубине 3 мкм образован при концентрации доноров — 10¹⁶ см^–3

Определить геометрию слоя изоляции. Определить критическую электрическую прочность изоляции? Определить удельную емкость изоляции? Определить поверхностное сопротивление слоя?

Вариант 4Оценка параметров базового слоя структуры ЭПСК. Концентрация примеси на поверхности — 10¹⁸см^–3. Толщина слоя — 2 мкм. Тип проводимости — дырочный. Концентрация примеси в коллекторном слое — 10¹⁷см^–3.

Определить геометрию слоя изоляции. Определить критическую электрическую прочность изоляции? Определить удельную емкость изоляции? Определить поверхностное сопротивление слоя?

Вариант 5Оценка параметров базового слоя под эмиттером структуры ЭПСК. Концентрация примеси на поверхности эмиттера —10²⁰ см^–3. Концентрация примеси на поверхности базы — 10¹⁸ см^–3.Толщина ограниченного базового слоя — 1 мкм. Толщина эмиттера — 1 мкм. Тип проводимости базы — дырочный. Концентрация примеси в коллекторном слое — 10¹⁷см^–3.

Определить геометрию слоя изоляции. Определить критическую электрическую прочность изоляции? Определить удельную емкость изоляции? Определить поверхностное сопротивление слоя?

Вариант 6 Оценка параметров коллекторного слоя структуры ЭПСК (со скрытым слоем в коллекторе). Максимальная концентрация примеси в слое (n-тип) — 10¹⁸ см^–3. Толщины эпитаксиального (ЭПС) и скрытого слоёв — по 8 мкм. Глубина разделительной диффузии — 10 мкм. Концентрация примеси в ЭПС-слое — 10¹⁷ см^–3. Концентрация на поверхности разделительной области –10¹⁸ см^–3. Глубинный переход коллектор-база на координате 3 мкм. Концентрация примеси в подложке — 10¹⁵ см^–3.

Определить геометрию слоя изоляции. Определить критическую электрическую прочность изоляции? Определить удельную емкость изоляции? Определить поверхностное сопротивление слоя?

Расчётные соотношения к теме 1

Критическая напряжённость поля Екр, В/см:

– кремний — (2—5)∙10⁵;

– SiO2 — (1—10) ∙ 10⁶.