|
|
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
 |
|
Промышленность и Производство Технология
Математическое моделирование технологического процесса изготовления ТТЛ-инвертора |
Мыло металлическое "Ликвидатор". 
Карабин, 6x60 мм. 
Коврик для запекания, силиконовый "Пекарь". Министерство образования Российской Федерации Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого Кафедра физики твёрдого тела и микроэлектроники Математическое моделирование технологического процесса изготовления ТТЛ- инвертора Курсовая работа по дисциплине: Математическое моделирование технологических процессов полупроводниковых приборов и ИМС Принял: доцент кафедры ФТТМ Б.М. Шишлянников “ ” 2000 г. доцент кафедры ФТТМ В.Н. Петров “ ” 2000 г Выполнил: Студент гр. 6031 Д.С. Бобров “ ” 2000 г. Великий Новгород 2000 Техническое задание 1 Предложить топологический вариант и представить режим технологического процесса изготовления биполярной структуры интегральной схемы полагая, что локальное легирование производиться методом диффузии. 2 Представить распределение примесей в отдельных областях структуры. Процессы сегрегации примеси при окислении можно не учитывать. 3 Рассчитать параметры модели биполярного транзистора, исходя из значений слоевых сопротивлений и толщины слоев структуры. 4 Рассчитать входные и выходные характеристики биполярного транзистора. 5 Рассчитать основные параметры инвертора, построенного на базе биполярного транзистора (напряжения логических уровней, пороговые напряжения, помехоустойчивость схемы, времена задержки и средний потребляемый ток схемы). 6 Рассчеты провести для номинальных значений режимов процесса диффузионного легирования и для двух крайних значений, определяемых с точностью поддержания температур при легировании области эмиттера Т=1.5 0С. 7 Разрешается аргументированная корректировка параметров технологического процесса или заданных слоев, с тем чтобы получить приемлемые характеристики схемы. Таблица 1- Исходные данные Вариант Эмиттер База Коллектор Примесь ТДИФ, ХJe, Примесь S, Толщина, b, 0С мкм см -3 мкм см -3 3 мышьяк 1100 0,4 бор 2?10 0,6 1,5?10 16 18 СодержаниеВведение 5 1Расчет режимов технологического процесса и распределение примесей после диффузии 6 1.1 Распределение примесей в базе 6 1.2 Расчет режимов базовой диффузии 6 1.3 Распределение примесей в эмиттере 8 1.4 Расчет режимов эмиттерной диффузии 8 2 Расчет слоевых сопротивлений биполярного транзистора 13 3 Расчет основных параметров инвертора 15 Заключение 18 Список используемой литературы 19 Реферат Целью данной работы является моделирование технологического процесса изготовления биполярной структуры, затем ТТЛ-инвертора на базе этой структуры. В ходе работы необходимо рассчитать основные параметры схемы. Пояснительная записка содержит: -страниц .20; -рисунков .4; -таблиц .3; -приложений .10.Введение Развитие микроэлектроники и создание новых БИС и СБИС требует новых методов автоматизированного проектирования, основой которого является математическое моделирование всех этапов разработки микросхемы. Необходимость внедрения гибких систем автоматизированного проектирования очевидна, поскольку проектирование микросхем сложный и длительный процесс. В настоящее время используется сквозное моделирование микросхем, которое включает в себя расчет и анализ характеристик и параметров на следующих уровнях: -технологическом; -физико-топологическом; -электрическом; -функционально-логическом.
В ходе данной работы нам необходимо осуществить сквозное проектирование схемы ТТЛ-инвертора на трех первых уровнях. Расчеты предусматривается произвести с использование программы расчета параметров модели биполярного транзистора Bip ra и программы схемотехнического моделирования PSpice.1Расчет режимов технологического процесса и распределение примесей после диффузии 1.1 Распределение примесей в базе Распределение примесей в базе описывается кривой Гаусса и определяется формулой: , (1) где: S- поверхностная концентрация акцепторов; D- коэффициент диффузии примеси; - время диффузии; - глубина залегания коллекторного p- перехода. Поверхностная концентрация определяется по формуле: Тогда имеем следующее выражение для распределения примеси в базе: , (3) Результаты расчета распределения примеси в базе приведены в таблице 1, а сама кривая представлена на рисунке 1. 1.2 Расчет режимов базовой диффузии К основным параметрам диффузионного процесса относят время диффузии и температуру диффузии. Из выражения 2 найдём произведение D1 1 для первого этапа диффузии (загонки) по формуле: где Коэффициент диффузии примеси определяется из выражения Аррениуса: где =3.7 (для бора) – энергия активации, k – постоянная Больцмана, Т – температура процесса диффузии. Таким образом для бора получаем следующее выражение: Температуру базовой диффузии при загонке выберем равной 1073К (800(С), а при разгонке 1373К (1100(С) тогда: 1.3 Распределение примесей в эмиттере Эмиттерную диффузию ведут в одну стадию и распределение примеси описывается erfc-функцией: (5) где - концентрация предельной растворимости мышьяка в кремнии при заданной температуре (1100(С); - глубина залегания эмиттерного p- перехода. Диффузия мышьяка идёт в неоднородно легированную базовую область, поэтому расчётная формула усложняется: (6) где. Подставив эти значения в выражение 6 получим: . Подставляя это значение в выражение 5 получим распределение мышьяка в эмиттерной области после диффузии. График распределения представлен на рисунке 1. 1.4 Расчет режимов эмиттерной диффузии Найдём, по аналогии с базовой диффузией, для эмиттерной время и температуру процесса. В данном случае температура процесса задана (1100(С) и необходимо найти только время диффузии. Для этого необходимо сначала определить коэффициент диффузии, который находится из выражения 4. Постоянная диффузии D0 энергия активации для фосфора равны 10,5 и 4,08 соответственно. Тогда получаем: Решив это уравнение получим: ; =98мин 33сек. Так как эмиттерная диффузия проходит при высоких температурах, то она оказывает влияние на диффузию бора в базовой области. Необходимо учитывать это влияние. Учесть эмиттерную диффузию при базовой можно по следующей формуле: . (7) Таким образом время разгонки при базовой диффузии с учётом влияния эмиттерной диффузии 2=53мин 44сек. В таблице 2 представлены все основные параметры диффузионных процессов. Таблица 2 – Параметры диффузионных процессов Параметр Эмиттерная Базовая диффузия диффузия Загонка Разгонка D , 98мин 33с 15мин 48с 53мин 44с - время разгонки, представленное в таблице, уже с учётом эмиттерной диффузии Совмещённое распределение примесей определяется выражением: (8) где - концентрации эмиттерной, базовой и коллекторной областей соответственно, в данной точке.
График совмещённого распределения примесей представлен на рисунке 2. Таблица 3-Распределение примесей в транзисторной структуре Глубина залегания Распределение Распределение Суммарное примеси примеси в примеси в базе распределение эмиттере x, см (x), см -3 (x), см -3 (x), см -3 0 1,6?10 21 2?10 18 1,59?10 21 4?10 –6 1,17?10 21 1,98?10 18 1,17?10 21 8?10 –6 7,81?10 20 1,94?10 18 7,79?10 20 1,2?10 –5 4,83?10 20 1,86?10 18 4,81?10 20 2,8?10 –5 2,59?10 19 1,36?10 18 2,45?10 19 3,2?10 –5 9,13?10 18 1,21?10 18 7,98?10 18 3,6?10 –5 3,13?10 18 1,06?10 18 2,05?10 18 4,8?10 –5 6,47?10 17 6,32?10 17 5,6?10 -5 4,31?10 17 4,16?10 17 6,4?10 –5 2,69?10 17 2,54?10 17 7,2?10 –5 1,58?10 17 1,43?10 17 8?10 –5 8,73?10 16 7,23?10 16 8,8?10 –5 4,52?10 16 3,02?10 16 9,6?10 –5 2,02?10 16 7,02?10 15 1,05?10 –4 9,08?10 15 5,91?10 15 1,1?10 –4 5,37?1015 9,62?10 15 1,15?10 –4 3,09?10 15 1,19?10 16 1,2?10 –4 1,74?10 15 1,33?10 16 1,3?10 –4 5,13?10 14 1,44?10 16 1,4?10 -4 1,36?10 14 1,48?10 16 1,5?10 –4 3,31?10 13 1,49?10 16 1- Распределение мышьяка в эмиттерной области после диффузии; 2- Распределение бора в базовой области после диффукзии; 3- Концентрация примеси в коллекторе Рисунок 1-Профиль распределения примесей в эмиттере и базе Рисунок 2- Суммарное распределение примесей эмиттера и базы 2 Расчет слоевых сопротивлений биполярного транзистора Слоевые сопротивления для базовой и эмиттерной областей рассчитываем по следующей формуле: , (9) где q = 1.6?10 -19 Кл – заряд электрона; (x, ) – распределение примеси в данной области транзисторной структуры; ?( (x, )) – зависимость подвижности от концентрации примеси. Зависимость подвижности от концентрации примеси определяется по формулам: (10) (11) Таким образом, слоевое сопротивление эмиттера рассчитываем по формуле: , (12) где ЭМ(x, ) – распределение примеси в эмиттере рассчитанное по формуле 5. Теперь произведём расчёт слоевого сопротивления базы по формуле: , (13) где БАЗ(x, ) – распределение бора в базовой области рассчитанное по формуле 1. Для расчёта слоевых сопротивлений воспользуемся пакетом программ Ma hcad 5.0 Plus, в результате расчёта получили следующие значения слоевых сопротивлений: = 795 Ом/кв. Произведём также расчёт слоевых сопротивлений для двух крайних значений, определённых с точностью поддержания температур при легировании области эмиттера Т=±1,5°С. В результате расчётов получим следующие значения слоевых сопротивлений: при Т = 1101,5°С = 7.37 Ом/кв. Затем с помощью программы Bip ra рассчитаем параметры моделей транзисторов при номинальной температуре и для двух крайних значений, определённых с точностью поддержания температур при легировании области эмиттера Т=±1,5°С. В результате расчётов получаем следующие модели транзисторов (см. Приложение ). 3 Расчет основных параметров инвертора Схема инвертора представлена на рисунке 3. Рисунок 3-Схема инвертора В данной курсовой работе необходимо определить следующие параметры инвертора: . напряжение логических уровней; . пороговое напряжение; . времена задержки; . помехоустойчивость схемы; . среднюю потребляемую мощность. Прежде чем приступить к расчету основных параметров инвертора, учтем влияние технологического процесса на номиналы резисторов.
В то же время их чёткая адекватность друг другу и структуре реальной технической системы позволяет «транспортировать» полученные решения с одного уровня на другой, а также в сферу инженерной деятельности. Механизмы взаимодействия этих оперативных пространств могут быть раскрыты в результате методологического анализа функционирования технической теории. Функционирование технической теории Анализ и синтез схем Функционирование технической теории осуществляется «челночным», итерационным путём. Сначала формулируется инженерная задача создания определённой технической системы. Затем она представляется в виде идеальной конструктивной (т. е. структурной) схемы, которая преобразуется в схему естественного процесса (т. е. поточную схему), отражающую функционирование технической системы. Для расчёта и математического моделирования этого процесса строится функциональная схема, отражающая определённые математические соотношения. Инженерная задача переформулируется в научную проблему, а затем в математическую задачу, решаемую дедуктивным путём
3. Проектирование технологического процесса изготовления детали "Подставка"
4. Технологический процесс изготовления детали "Корпус"
9. Разработать технологический процесс изготовления крана вспомогательного тормоза локомотива 172
13. Разработка технологического процесса изготовления детали с использованием станков с ЧПУ
14. Разработка технологического процесса изготовления детали с применением станков с ЧПУ
15. Автоматизация и моделирование технологического процесса
16. Разработка технологического процесса изготовления детали в САПР ТехноПро
Мелки для доски, 12 цветов. 
Бумага "IQ Selection Smooth", А4, 160 г/м2, 250 листов. 
Фонтан декоративный с подсветкой "У колодца", 17,5x13x25,5 см. 17. Выбор ресурсосберегающего технологического процесса изготовления продукции
18. Проектирование технологических процессов изготовления деталей
19. Проектирование технологического процесса изготовления детали "Корпус"
27. Разработка технологического процесса сборки редуктора червячного и изготовления крышки корпуса
28. Совершенствование технологического процесса изготовления фрез
29. Технологический процесс изготовления корпуса клиноплунжерного патрона
30. Технологический процесс изготовления корпуса расточной оправки
31. Технологический процесс изготовления круглой протяжки
32. Технологический процесс изготовления червяка
Руль электронный "Я тоже рулю". 
Вкладыши "Полянка". 
Давайте вместе поиграем. Игры с логическими блоками Дьенеша. 33. Технологический процесс изготовления шпинделя 4-хшпиндельной комбинированной головки
34. Проектирование технологических процессов изготовления детали
35. Компьютерное моделирование технологических процессов пищевых производств
36. Использование дифференциальных уравнений в частных производных для моделирования реальных процессов
37. Методы и фотоматериалы, применяемые при съемки следов орудий взлома и инструментов
41. Разработка модели технологического процесса получения ребристых труб и ее апробация
42. Разработка и изготовление декоративной резной вазы с подставкой (2) (4))
43. Разработка и изготовление декоративной резной вазы с подставкой (4) (4))
45. Моделирование математического процесса теплообмена в теплообменнике типа "труба в трубе"
46. Автоматизация технологических процессов основных химических производств
47. Разработка технологического процесса для получения матрицы с удлиненно-продолговатым отверстием
48. Технологический процесс работы участковой станции
Цветные карандаши "Color Peps", трехгранные, 18 цветов. 
Грызунок на прищепке "Сердечко". 
Набор для проведения опытов по выработке электричества "Маленький гений". 49. Разработка технологического процесса ТО-1 автомобиля ГАЗ-31029
50. Разработка технологического процесса ТР топливной аппаратуры автомобиля КамАЗ-5320
51. Разработка технологического процесса ЕО автомобиля ГАЗ-53
52. Разработка технологического процесса ТО-2 автобуса ЛиАЗ-677
53. Разработка технологического процесса восстановления шатуна двигателя автомобиля ГАЗ-53А
57. Моделирование процессов разряда-ионизации серебра на поверхности твердого электрода
58. Организация производственного процесса изготовления детали при изменении конъюнктуры рынка
59. Функционально-стоймостной анализ технологического процесса производства детали ГТД
60. Экономико-математическое моделирование транспортных процессов
61. СМИ как субъект политического процесса и инструмент политических технологий
62. Моделирование технологического документооборота организации
64. Разработка технологического процесса
Крем для младенцев "Weleda" для защиты кожи в области пеленания (с календулой), 75 мл. 
Набор текстовыделителей "Frixion Light", 3 цвета, 1-3 мм. 
Релаксант-капельки "Спираль большая Эврика". 65. Автоматизация технологических процессов
67. Автоматизированные системы управления технологическими процессами
68. Разработка процесса изготовления печатной платы
69. Организация торгово-технологического процесса по продаже непродовольственных товаров.
73. Моделирование процесса забивки сваи на копровой установке
75. Моделирование процессов ионной имплантации
76. Содержание торгово-технологического процесса в розничной торговле
77. Резервные требования как инструмент регулирования экономических процессов
78. Безопасность оборудования и технологических процессов
79. Моделирование процесса кислотного травления цинка в присутствии ингибиторов
Зеркальце карманное "Котик", 8x7 см. 
Коробка подарочная "Цветы и павлиньи перья". 
Шар для принятия решений. 81. Технология выбора эффективных тактик преподавателя при моделировании процесса обучения
82. Процессный подход к управлению, моделирование бизнес-процессов. Разработка ПО
83. Моделирование бизнес процессов управления: IDEF (Integration definition for function modeling)
85. Формирование свойств материала и размерных связей в процессе изготовления детали
89. Технологические процессы в животноводстве по откорму КРС в условиях Обь-Иртышской поймы
90. Технологический процесс освоения закустаренных земель
91. Механизация технологических процессов свиноводческой фермы на 1000 голов
92. Основные технологические процессы на разрезе "Томусинский"
93. Автоматизация технологических процессов и производств
94. Моделирование бизнес-процессов трикотажной фабрики
95. Моделирование тепловых процессов при наплавке порошковой проволокой
96. Технологический процесс разработки программного обеспечения
Шторка антимоскитная универсальная, с магнитными замками ТД7-009. 
Альбом для коллекционирования наклеек "Чемпионат мира по футболу FIFA 2018" (35 наклейки в. 
Подушка "Verossa" (заменитель лебяжьего пуха), 50х70 см. 97. Изготовление печатного модуля средствами САПР конструкторско-технологического назначения
98. Процесс моделирования работы коммутационного узла
99. Разработка технологического процесса сборки и монтажа усилителя фототока
100. Роботизированные комплексы (РТК) предназначенные для технологического процесса сборки
