Разработка пакета учебно-прикладных программ по дисциплине "Проектирование интегральных микросхем"

дипломная работа

1.2.2 Требования к размещению и ограничения

Геометрическая конфигурация резисторов может быть произвольной, однако во всех случаях отношение длины резистора к его ширине должно быть согласовано с удельным сопротивлением материала исходного диффузионного слоя. Также обязательно получение заданного номинала. Ширина резистора ограничивается разрешающей способностью фотолитографии.

Номиналы диффузионных резисторов ограничены. Практически нецелесообразно использовать для массового производства ИС “чистые” резисторы с номиналом выше 50 кОм. Желаемые номиналы резисторов не могут иметь малые допуски, хотя отношение сопротивлений одинаковых по форме резисторов на одной пластине можно выдержать довольно точно (1…2%), причем их температурная зависимость будет одинакова.

Резисторы с отношением Ri / Rсл >10 рационально проектировать зигзагообразными. Форма этих резисторов (число линейных участков и изгибов) уточняется в процессе компоновки элементов в пределах кристалла ИМС.

Высокоомные резисторы рекомендуется выполнять в виде параллельных полосок с перемычками между ними. Номинал резистора в этом случае будет выдержан более точно, чем для резистора изогнутой формы.

При размещении элементов биполярной полупроводниковой ИМС на кристалле необходимо учитывать следующие требования и ограничения:

1. Каждый элемент ИМС должен размещаться в отдельной изолированной области; в изолированных областях располагаются также внешние контактные площадки и пересечения токоведущих дорожек.

2. Каждая изолированная область должна занимать наименьшую площадь.

3. Резисторы, изготовленные на основе базовой диффузии, могут быть расположены в одной изолированной области n-типа, которая должна быть подсоединена к наибольшему положительному потенциалу схемы.

4. Если в группе резисторов необходимо соблюсти стабильное отношение номиналов, их следует располагать рядом друг с другом.

Обычно все диффузионные резисторы данного типа (эмиттерного или базового) объединяются в одну изолирующую область. Для резисторов эмиттерного типа общая изолирующая р-область подключается к самому отрицательному потенциалу в схеме, для резисторов базового типа изолирующая n-область - к самому положительному потенциалу в cxeмe, т.е. к источнику смещения перехода коллектор-база.

Любой диффузионный резистор может пересекаться проводящей дорожкой, т.к. проведение металлизируемого проводника по слою оксида кремния, покрывающему резистор, не оказывает существенного вредного влияния. Резисторы, у которых необходимо точно выдерживать отношение номиналов, должны иметь одинаковую ширину и конфигурацию и располагаться в непосредственной близости друг от друга. Если ИМС содержит резисторы с большой рассеиваемой мощностью, то их следует располагать в периферийных областях кристалла.

В общем случае электрическая модель диффузионного резистора нелинейная и имеет распределенный характер. Ее цепочное приближение (для базового резистора) дано на рис. 9 а.

Рис. 9. Электрическая модель диффузионного резистора.

Используя приближение к линейной цепи и к цепи с сосредоточенными параметрами (рис. 9 б, в), а также учитывая, что по переменному сигналу один из выводов резистора, как правило, заземлен, окончательно получаем простейшую модель резистора, изображенную на рис. 9 г.

Величина паразитной емкости резистора (CR) определяется по формуле

,

где SR - площадь резистора, находящегося в контакте с обедненным слоем, Wоб(l/2) - ширина обедненного слоя на уровне половины длины резистора, определяемая с учетом разности потенциалов между серединным участком резистора и общей изолирующей областью.

Величина граничной частоты использования резистора с учетом паразитной емкости определяется по формуле:

Таким образом, диодному виду изоляции присущи определенные ограничения. Ток утечки обедненного слоя ограничивает максимально реализуемое сопротивление резистора. Емкостной эффект обедненного слоя ограничивает максимальную частоту использования данного резистора.

Делись добром ;)