Проектирование и расчет геометрических размеров элементов ИМС. В данном разделе приведена методика расчетов геометрических размеров биполярных транзисторов и геометрических размеров резисторов. 2.1 Расчет биполярных интегральных транзисторов В полупроводниковых ИМС на биполярных транзисторах основным является n-p-n транзистор.
Все n-p-n транзисторы можно разделить на 2 группы а. Универсальные, б. Специальные. Универсальные в свою очередь делятся на микро и маломощные рассеиваемая мощность в диапазоне 0,33 мВт, транзисторы средней мощности 325мВт, мощные транзисторы более 25мВт. Специальные делятся на многоэмиттерный транзистор и p-n-p транзистор.
Выбор геометрических размеров транзисторов, количество эмиттеров, базовых и коллекторных контактов и их форма определяются требованиями к параметрам. Максимальная плотность эмиттерного тока, превышение которой приводит к уменьшению коэффициента усиления транзистора, ограничивает рабочий ток. Определение размеров эмиттерной области а, следовательно, и топологии транзистора проводится исходя из обеспечения максимального коэффициента усиления при рабочем токе эмиттера 2. Расчет геометрических размеров эмиттерной области ведется следующим образом.
Длина эмиттерной области рассчитывается по формуле le 3dmin Д , 2.1 где dmin - минимальный геометрический размер, обеспечиваемый используемым методом литографии. Далее определяем максимальный удельный ток для произвольного случая по формуле , 2.2 где Iemax - эмиттерный ток, превышение которого вызывает переход к высокому уровню инжекции в - максимальное значение коэффициента передачи тока . 2.3 При ш 1 рабочей или активной является левая часть эмиттера, ближайшая к базовому контакту.
После определения геометрических размеров эмиттерной области транзистора необходимо определить полные геометрические размеры этого элемента. Для примера выберем одну из конфигураций транзистора рис.2.1. Найденные исходные данные le и be. lb le 4dmin 2Дфш Дсовм , 2.4 bb be 2dmin 2Дфш Дсовм , 2.5 где Дсовм погрешность при совмещении фотошаблонов, Дфш погрешность при изготовлении фотошаблонов 2.6 , 2.7 где a - минимальное расстояние между краем разделительной диффузии и краем диффузии n- слоя к коллектору 2.8 , 2.9 . 2.10 Рисунок 2.1 - Топологический чертеж маломощного n-p-n транзистора Размеры коллектора определяются как , 2.11 . 2.12 По такой же методике рассчитываются геометрические размеры таких элементов, как p-n-p транзисторы и диоды на основе какого-либо перехода транзистора.
Рассчитанные таким образом линейные размеры транзистора с конкретной конфигурацией является минимально возможным для данного типа технологии и должны быть учтены для конкретных параметров и конкретных областей применения транзистора. 2.2