|
| |
|
Главная Журналы ражёния, последовательной логики, творческого вдохновения и, наконец, озарения. Разрабатывая ли технологический процесс изготовления интегрального ОУ; рассчитывая ли его пассивные и активные элементы; принимая ли то или иное схемотехническое решение и анализируя его с учетом ограничений номиналов элементов, разработчик интегральных ОУ всегда должен стре миться к тому, чтобы воспользоваться преимуществами, которые таит в себе полупроводниковая интегральная технология. Производству интегральных ОУ присущи интересные особенности, которые необходимо учитывать и умело использовать при проектировании. Элементы интеграль-ftoro ОУ имеют крайне малые размеры и создаются групповым способом за один последовательный технологический цикл, причем технологические операции в этом цикле строго согласованы. Так как все элементы ОУ неразделимы в кремнии в течение технологического процесса, то имеется гарантия того, что все их параметры, зависящие от технологии, будут хорошо согласованы. Более того, все элементы интегрального ОУ будут иметь почти одинаковые температурные условия работы. Транзисторы ОУ в отличие от цифровых микросхем работают в активном режиме, поэтому к ним предъявляются более высокие требования относительно заданного воспроизведения их параметров, а их точное изготовление (как отмечалось в гл. 3) связано со многими технологическими факторами и разработчику приходится это учитывать не только при проектировании, но и особенно в процессе изготовления АПИМ. Остановимся только на следующем моменте. Качество микросхем во многом зависит от молекулярной структуры поверхности кремния, поэтому в технологическом цикле изготовления на поверхность исходного кремния эпитаксиальный способом наращивается полупроводниковый материал. Казалось бы, эпитаксиальные процессы, применяемые при изготовлении как аналоговых, так и цифровых микросхем, примерно одинаковые, но если вникнуть в сущность процесса, то и здесь имеется заметное отличие, заключающееся в сопротивлении выращенного эпитаксиального слоя, где формируются активные и пассивные элементы. Помимо сказанного, для аналоговых микросхем существенное значение имеет выбор типа изоляции эле- ментов, их взаимное расположение на кристалле. Например, диэлектрическая изоляция элементов (рис. 3.3) позволяет создавать высоковольтные микросхемы, так как удельное сопротивление «-области в этом случае не ограничивается максимумом удельного сопротивления п-слоя, как это бывает в микросхемах (рис. 3.2), где элементы изолируются с помощью обратно смещенного р-п перехода. Как уже отмечалось, при изоляции элементов микросхемы обратно смещенным р-п переходом существует ограничение, которое связано с тем, что, во-первых, вы-сокорезистивный эпитаксиальный слой плохо совмещается с подложкой и, во-вторых, выращивание высоко-резнстивных эпитаксиальных слоев чрезвычайно затруднено, тогда как эти проблемы практически не возникают при использовании диэлектрической изоляции элементов. При диэлектрической изоляции элементов сопротивление коллекторной области может достигать 15 Ом-см, а пробой по существу можно сравнить с пробоем, характерным для дискретных планарных транзисторов. Проведенный анализ вопросов, связанных с проектированием и изготовлением интегральных ОУ, показал, что процесс их разработки имеет специфические особенности и требует более высокой точности по сравнению с процессом изготовления цифровых микросхем. Поэтому разработчикам интегральных ОУ предстоит еще много поработать в направлении совершенствования схемотехники, топологии элементов, а также всего технологического процесса изготовления интегральных ОУ. Разработка интегрального ОУ обычно начинается с анализа его принципиальной схемы, которую на основании своих знаний и опыта предлагает разработчик и которая, по его соображению, обязана полностью отвечать условиям технического задания, т. е. схемотехнический синтез практически отсутствует. Схема ОУ моделируется с помощью цифровой электронной вычислительной машины (ЭВМ), оптимизируется по заданным критериям и макетируется на специально изготовленной матрице интегральных элементов по такой же технологии, по какой предполагается изготавливать ОУ. В макете учитывают влияние паразитных эффектов, которые имеют место при реализации элементов в активной подложке. Изготовленный макет всесторонне исследуется, выявляются его достоинства и недостатки. Если при испытании макета ОУ оказалось, что заданные параметры и характеристики не получены, проводят его покаскадное исследование и устанавливают, какой нз каскадов менее всего удовлетворяет требованиям технического задания. Отклонение параметров этого каскада от заданных устраняют путем замены некоторых элементов на другие с более высокими параметрами или путем смены схемы. Второй вариант этого каскада исследуется и оптимизируется, а затем исследуется макет Коррекция Техническое задание Разработка схемы Коррекция Анализ схемы Оптимизация Разработка элементов Изготовление тест-образцов Макетирование ~ I - Разработка топологии Подготовка фотошаблонов Изготовление фотошаблонов ± Опытные образцы Испытание образцов t Производство микросхем Рис. 6.21. Последовательность операций ироцедурь» проектирования ОУ. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 [ 75 ] 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 |