ГЛАВА 7
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время существует несколько стандартных технологий производства кристалла с линиями рисунка от 0,25 до 3,0 мкм. Но в связи с тем, что в нашей стране технологии 0,25 и 0,35 мкм еще не отработаны, то приходится разрабатывать устройства с учетом имеющихся технологий, т.е. приходится прибегать к схемотехническим изощрениям для получения конкурентоспособной интегральной схемы. В результате была выбрана технология изготовления кристалла с минимальной шириной рисунка 1,2 мкм, как наиболее отработанная и наиболее экономически выгодная. При появлении в нашей стране более современных технологий на одном кристалле при тех же размерах можно будет разместить коммутатор на большее количество каналов.
8.1.1 ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КРИСТАЛЛА
Рассмотрим основные характеристики проектируемой БИС, в основном, определяемые технологией производства:
Напряжение питания - 5 В;
Ток потребления - не более 1 мА;
Диапазон рабочих температур - от -20 до +60 0С;
Технология производства - стандартная, 1,2 мкм;
Предполагаемый тип корпуса - 2123.40-1, стандартный, с количеством выводов – 40.
НАЗНАЧЕНИЕ ВЫДОВ МИКРОСХЕМЫ
Таблица 8.1
Предварительно принятое назначение выводов микросхемы
ЭЛЕМЕНТЫ ТОПОЛОГИИ
КОНСТРУКТИВНО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ
В данном разделе приведены основные конструкторско-технологические ограничения на проектирование микросхемы, определяемые заводом изготовителем в соответствии с применяемой технологией.
Конструкторско-технологические ограничения предназначены для проектирования топологии цифровых КМДП БИС по технологии, предусматривающей использование «карманов» п-типа проводимости, изоляцию элементов посредством заглубленных в объем монокристаллического кремния, легированного фосфором, самосовмещенных транзисторных структур и двухуровневой разводки, сформированной на основе сплавов алюминия.
Перечень и последовательность слоев фотолитографии, существенных при проектировании БИС, приведены в таблице 8.2.
Минимальная ширина топологического рисунка - 1,2 мкм. Остальные минимально-допустимые размеры элементов топологии, существенные для проектирования блоков БИС, приведены в таблице 8.3.
Транзисторные структуры, выполненные по данной технологии характеризуются следующими физико-технологическими параметрами:
Эффективная длинна канала транзистора - 1,0 мкм;
Удельная емкость затвора - 800 пф/мм;
Подвижность электронов в канале - 400 см/В с;
Подвижность дырок в канале - 200 см/В с;
Пороговое напряжение
п-канальных транзисторов - 0,5 … 1,5 В;
р-канальных транзисторов - 0,8 … 2,0 В.
Таблица 8.2
Перечень слоев фотолитографии


Таблица 8.2.
Минимально-допустимые размеры элементов топологии

8.2.2 ПРИМЕР ТОПОЛОГИИ ВЫПОЛНЕНОЙ С УЧЕТОМ НОРМ КОНСТРУКТИВНО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ
Проектирование топологии кристалла определяется с одной стороны конструктивно-технологическими ограничениями, описанными в предыдущем разделе, а с другой стороны - требованиями минимизации площади, занимаемой схемой. Кроме того, выбранная архитектура кристалла позволяет использовать предварительно разработанные библиотечные элементы. К числу таких элементов относятся инвертор, двух-, трех- и четырехпроводные логические элементы, триггеры различного назначения, регистровые ячейки. Однако, требования миниатюризации, особенно для блоков ОЗУ, привели к необходимости разработки оригинальных устройств. На рисунках 8.1 и 8.2 показана разработанная топология запоминающей ячейки и фрагмент ОЗУ из четырех ячеек.
- Al
- Si
Активная
область
N+
N+
Р+
Р+
Активная
область
N++
Р+
N++
Активная
область










Рис. 8.1. Топология запоминающей ячейки ОЗУ.












«Земля»
Вход
Адрес
Питание
Выход

Рис. 8.2. Фрагмент топологии ОЗУ из 4х стандартных ячеек.