Математическое моделирование технологического процесса изготовления ТТЛ-инвертора

Министерство образования Российской Федерации

Новгородский государственный университет

имени Ярослава Мудрого

Кафедра физики твёрдого тела и микроэлектроники

Математическое моделирование технологического процесса изготовления ТТЛ-инвертора

Курсовая работа по дисциплине:

Математическое моделирование технологических процессов полупроводниковых приборов и ИМС

Принял:

доцент кафедры ФТТМ

___________ Б.М. Шишлянников

“_____” _________ 2000 г.

доцент кафедры ФТТМ

___________ В.Н. Петров

“_____” _________ 2000 г

Выполнил:

Студент гр. 6031

___________ Д.С. Бобров

“_____” _________ 2000 г.

Великий Новгород

2000

Техническое задание

1 Предложить топологический вариант и представить режим технологического процесса изготовления биполярной структуры интегральной схемы полагая, что локальное легирование производиться методом диффузии.

2 Представить распределение примесей в отдельных областях структуры. Процессы сегрегации примеси при окислении можно не учитывать.

3 Рассчитать параметры модели биполярного транзистора, исходя из значений слоевых сопротивлений и толщины слоев структуры.

4 Рассчитать входные и выходные характеристики биполярного транзистора.

5 Рассчитать основные параметры инвертора, построенного на базе биполярного транзистора (напряжения логических уровней, пороговые напряжения, помехоустойчивость схемы, времена задержки и средний потребляемый ток схемы).

6 Рассчеты провести для номинальных значений режимов процесса диффузионного легирования и для двух крайних значений, определяемых с точностью поддержания температур при легировании области эмиттера Т=1.5 ⁰С.

7 Разрешается аргументированная корректировка параметров технологического процесса или заданных слоев, с тем чтобы получить приемлемые характеристики схемы.

Таблица 1- Исходные данные

Содержание

Введение. 5

1Расчет режимов технологического процесса и распределение примесей после диффузии 6

1.1 Распределение примесей в базе. 6

1.2 Расчет режимов базовой диффузии. 6

1.3 Распределение примесей в эмиттере. 8

1.4 Расчет режимов эмиттерной диффузии. 8

2 Расчет слоевых сопротивлений биполярного транзистора. 13

3 Расчет основных параметров инвертора. 15

Заключение. 18

Список используемой литературы.. 19

Реферат

Целью данной работы является моделирование технологического процесса изготовления биполярной структуры, затем ТТЛ-инвертора на базе этой структуры. В ходе работы необходимо рассчитать основные параметры схемы.

Пояснительная записка содержит:

-страниц………………………………………………………………..20;

-рисунков………………………………………………………………..4;

-таблиц…………………………………………………………………..3;

-приложений…………………………………………………………...10.

Развитие микроэлектроники и создание новых БИС и СБИС требует новых методов автоматизированного проектирования, основой которого является математическое моделирование всех этапов разработки микросхемы.

Необходимость внедрения гибких систем автоматизированного проектирования очевидна, поскольку проектирование микросхем сложный и длительный процесс. В настоящее время используется сквозное моделирование микросхем, которое включает в себя расчет и анализ характеристик и параметров на следующих уровнях:

-технологическом;

-физико-топологическом;

-электрическом;

-функционально-логическом.

В ходе данной работы нам необходимо осуществить сквозное проектирование схемы ТТЛ-инвертора на трех первых уровнях.

Расчеты предусматривается произвести с использование программы расчета параметров модели биполярного транзистора Biptran и программы схемотехнического моделирования PSpice.

1.1 Распределение примесей в базе

Распределение примесей в базе описывается кривой Гаусса и определяется формулой:

, (1)

где: N_S- поверхностная концентрация акцепторов;

D- коэффициент диффузии примеси;

t- время диффузии;

- глубина залегания коллекторного p-n перехода.

Поверхностная концентрация определяется по формуле:

, (2)

Из формулы 1 выражаем D₂t₂:

Тогда имеем следующее выражение для распределения примеси в базе:

, (3)

Результаты расчета распределения примеси в базе приведены в таблице 1, а сама кривая представлена на рисунке 1.

1.2 Расчет режимов базовой диффузии

К основным параметрам диффузионного процесса относят время диффузии и температуру диффузии.

Из выражения 2 найдём произведение D₁t₁ для первого этапа диффузии (загонки) по формуле: