Курсовой по ОПЭКБ(1). Курсовой проект по дисциплине Основы проектирования электронной компонентной базы
 Скачать 0.6 Mb.
|
 а б а – традиционный стиль проектирования; б – уплотнённый Рисунок 7 – Стили проектирования ячеек на примере инвертора Рассмотрим простой процесс изготовления, чтобы проиллюстрировать эту концепцию. Процесс начинается с создания n-well на голой кремниевой пластине p-типа. Рис. 1.36 показаны поперечные сечения пластины после каждого шага обработки, участвующих в формировании well слоя. Формирование n-well требует добавления достаточного количества легирующих веществ группы V в кремниевую подложку, чтобы изменить подложку с p-типа на n-тип в район колодца. Чтобы определить, какие области получают n-скважины, мы выращиваем ротационный слой оксида по всей пластине, а затем удаляем его там, где мы хотим скважины. Затем мы добавляем легирующую примесь n-типа; примеси блокируются оксидом, но входят в подложку и образуют лунки, где нет оксида. Пластина сначала окисляется в высокотемпературной (обычно 900-1200 °C) печи, которая вызывает реакцию Si и O2 и становится SiO2 на поверхности пластины. Оксид должен быть структурирован, чтобы определить n-well. Органический фоторезист, который смягчает воздействие света на пластину, где подвергается воздействию света вращается на пластину. Фоторезист подвергается воздействию через маску n-well, которая позволяет свету проходить только там, где должна быть скважина. Размягченный фоторезист удаляется, чтобы обнажить оксид. Оксид травят плавиковой кислотой (HF), где он не защищен фоторезистом, затем оставшийся фоторезист удаляют с помощью смеси кислот, называемой Piranha etch. Скважина образуется там, где подложка не покрыта оксидом. Два способа добавления легирующей примеси: диффузия и ионная имплантация. В процессе диффузии, пластина помещена в печи с газом содержащим примеси. При нагревании атомы примеси диффундируют в подложку. Обратите внимание, что производить диффузию нужно с запасом (шире), чем отверстие в оксиде на счет латеральной диффузии. С ионной имплантацией, примесные ионы ускоряются через электрическое поле и врываются в подложку. В любом методе, слой окиси предотвращает атомы примеси от входа в подложку, где никакая скважина не запланирована. Окончательно, остальная окись обнажается HF для того чтобы подтравить пластину в нужных местах. Далее формируются транзисторные вентили. Они состоят из поликристаллического кремния, вообще называемого поликремнием, над тонким слоем окиси. Тонкий оксид выращивают в печи. После этого пластину помещают в реактор с газом силана (SiH4) и нагревают снова для того чтобы вырастить слой поликремния через вызванный процесс химическим осаждением пара. Поликремний сильно легирован для того чтобы сформировать разумно хороший проводник. Как и прежде, полупроводниковые с рисунком из фоторезиста и маски поликремния, оставляют поликремниевые затворы на тонкий подзатворный окисел. Области n+ введены для активной области транзистора и контакта колодца. Защитный слой оксида образуется и узором с N-диффузия маски, чтобы различить те области, где необходима легирующая примесь. Хотя области N+ обычно образуются при ионной имплантации, они исторически были диффузионными и поэтому до сих пор часто называются N-диффузией. Обратите внимание, что поликремниевый затвор над транзистором nMOS блокирует диффузию, поэтому исток и сток разделены каналом под затвором. Это называется самонастраивающимся процессом, потому что исток и сток транзистора автоматически формируются рядом с затвором без необходимости точного выравнивания масок. Наконец, защитный оксид очищается. Процесс повторяется для P-диффузии маски, чтобы придать вид конструкции. Окись использована для маскировки таким же образом, но она не показана. Окись поля выращена для того чтобы изолировать пластину от металла и сделана по образцу с контактной маской для того чтобы выйти контактные отрезки где металл должен прикрепиться к диффузии или поликремнию. В конце концов, алюминий распылен над всей пластиной, заполняя отрезки контакта также. Распыления включает в себя переход алюминия в пар, который равномерно обволакивает пластину. Металл с узором в виде металлической маски и плазменное травления для удаления металла везде, где должны находиться провода. Это завершает простой процесс изготовления. Современные последовательности изготовления более сложны, потому что они должны создавать сложные легирующие профили вокруг канала транзистора и печатать объекты, которые меньше длины волны света, используемого в литографии. Однако маски для этих разработок могут быть автоматически сгенерированы из простого набора масок, который мы только что рассмотрели. Современные процессы также имеют 5-10 слоев металла, так металла и контактного действия необходимо повторить для каждого слоя. Производство чипов стало конвейером, и многие различные литейные заводы будут строить конструкции из базового набора масок. 5 Правила проектирования Правила проектирования макета описывают, насколько малыми могут быть объекты и насколько плотно они могут быть упакованы в конкретном производственном процессе. Правила промышленного проектирования обычно указываются в микронах. Это затрудняет переход от одного процесса к более продвинутому процессу, так как не все правила масштабируются одинаково. Университеты иногда упрощают дизайн, используя масштабируемые правила проектирования, которые достаточно консервативны, чтобы применяться ко многим производственным процессам. Мид и Конвей популяризировали масштабируемые правила проектирования, основанные на одном параметре, , который характеризует разрешение процесса. обычно составляет половину минимальной длины канала транзистора. Эта длина расстояние между истоком и стоком транзистора и установлена минимальной шириной провода поликремния. Служба MOSIS - это недорогая служба прототипирования, которая собирает проекты от академических, коммерческих и правительственных клиентов и объединяет их в одно целое маску, предназначенную для распределения накладных расходов и создания объемов производства, достаточных для интереса кремнеобрабатывающих предприятий. MOSIS разработала набор масштабируемых правил проектирования на основе лямбда-кода, которые охватывают широкий спектр производственных процессов. Правила описывают минимальную ширину, чтобы избежать разрывов в линии, минимальное расстояние, чтобы избежать слияния между линиями и минимум перекрытий, чтобы гарантировать, что два слоя полностью перекрываются.  Рисунок 8 – Иллюстрация правил проектирования ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1 Построение схемы логического элемента Построим логическую схему элемента   в системе Quartus и проверим её таблицу истинности. (1) Рисунок 9 – Непосредственная реализация логической функции  Рисунок 10 – Реализация логической функции через воспроизводимые логические элементы Таблица 2 – таблица истинности для логического элемента
2 Моделирование логической схемы в S-editПервым шагом в построении схемы является создание нового проекта и подключение необходимых библиотек. Логический элемент состоит из логического умножения, логического сложения и пяти инверторов. Готовая схема приведена на рисунке 12.Источники питания выбираем импульсные по 2.5 В. С такими же значениями выбираем и транзисторы. Периоды источников составляют 50 нс, 100 нс, 200 нс и 400 нс соответственно. Выбираем тип анализа |