Введение

1Расчет режимов технологического процесса и распределение примесей после диффузии

1.1 Распределение примесей в базе

1.2 Расчет режимов базовой диффузии

1.3 Распределение примесей в эмиттере

1.4 Расчет режимов эмиттерной диффузии

2 Расчет слоевых сопротивлений биполярного транзистора

3 Расчет основных параметров инвертора

Заключение

Список используемой литературы

Введение

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.

1Расчет режимов технологического процесса и распределение примесей после диффузии

1.1 Распределение примесей в базе

Распределение примесей в базе описывается кривой Гаусса и определяется формулой:

, (1)

где: NS- 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:

где

В результате получим:

Коэффициент диффузии примеси определяется из выражения Аррениуса:

где =5.1 (для бора) – постоянная диффузии,

=3.7 (для бора) – энергия активации,

k – постоянная Больцмана,

Т – температура процесса диффузии.

Таким образом для бора получаем следующее выражение:

Температуру базовой диффузии при загонке выберем равной 1073К (800°С), а при разгонке 1373К (1100°С) тогда:

1.3 Распределение примесей в эмиттере

Эмиттерную диффузию ведут в одну стадию и распределение примеси описывается erfc-функцией:

(5)

где - концентрация предельной растворимости мышьяка в кремнии при заданной температуре (1100°С);

- глубина залегания эмиттерного p-n перехода.

Диффузия мышьяка идёт в неоднородно легированную базовую область, поэтому расчётная формула усложняется:

(6)

где при 1100°С;

.

Подставив эти значения в выражение 6 получим: .

Подставляя это значение в выражение 5 получим распределение мышьяка в эмиттерной области после диффузии. График распределения представлен на рисунке 1.

1.4 Расчет режимов эмиттерной диффузии

Найдём, по аналогии с базовой диффузией, для эмиттерной время и температуру процесса. В данном случае температура процесса задана (1100°С) и необходимо найти только время диффузии. Для этого необходимо сначала определить коэффициент диффузии, который находится из выражения 4. Постоянная диффузии D0 энергия активации для фосфора равны 10,5 и 4,08 соответственно. Тогда получаем: