W technologii NAND TTL zaprojektować architekturę fragmentu procesora realizującą następującą funkcję:
Y=AC+BC(D+B)
Rozwiązanie funkcji przy użyciu zasad algebry Bool'a:
Y=AC+BCD+B=AC+BCD+BBC=AC+BCD=AC BCD
Y=AC BCD
Schemat połączenia bramek NAND dla funkcji Y
Schemat zrealizować na jak najmniejszej powierzchni na podłożu krzemu monokrystalicznego o grubości 0,3mm.Opisać technologię wykonania takiego schematu
Dane do zadania projektowego:
Podłoże typu p , o koncentracji p=2 x 10-16cm-3
Rezystancja wstecznie spolaryzowanego złącza n-p wynosi
Rn-p= Cwarstwa górnaC warstwa dolna*3,5 kOhm gdzie C oznacza koncentracje nośników ładunku
Rezystancja liniowa odcinka półprzewodnika RL=fLS, gdzie S jest przekrojem poprzecznym, L długością, f wynosi:
Przedział koncentracji
F[Ωm]
1014-1015cm-3
1000 x 10-6
1015-1016cm-3
900 x 10-6
1016-1017cm-3
800 x 10-6
1017-1018cm-3
700 x 10-6
1018-1019cm-3
600 x 10-6
1019-1020cm-3
500 x 10-6
Powierzchnia obszarów aktywnych jest ≥ 5x5μm2. Odstęp pomiędzy obszarami ≥ 5μm
Głębokość dyfuzji domieszek jest funkcją liniową temperatury bądź czasu (Np. przy T=8000C i t=60min wynosi 10 μm).Proces dyfuzji w kolejnym etapie nie zmienia parametrów struktury poprzedzającej.
Szerokość ścieżek ≥ 3μm.
R1 = 7,5 kOhm
R2 = 4 kOhm
R3 = 1 kOhm
R4 = 0,5 kOhm
Procesy technologiczne wykonania bramki NAND
Podłożem układu scalonego jest płytka krzemowa typu p=2x10-16cm-3 . Górna powierzchnia płytki została wypolerowana, ponieważ na tej właśnie powierzchnia będzie prowadzony dalszy proces technologiczny.
- płytka typu p
Wymiary płytki 120 μm x 95 μm
Skala 1000:1 -5x5 μm
Proces I - Inwersja przewodnictwa
- elementy typu p - elementy typu n
Wytworzenie na podłożu p o koncentracji domieszek
p = 2x10-16cm-3warstwy n o koncentracji domieszek n = 4x10-16cm-3:
-utlenianie zewnętrznej warstwy płytki krzemowej (SiO2)
-litograficzne utworzenie okienek, przez które wdyfundowana zostanie w odpowiednich miejscach domieszek typu n (Maska I)
-dyfuzja domieszki donorowej arsenu (As) na głębokości 20 μm. W temperaturze T=8000C przez t=120 min.
Maska I
(do procesu I)
Proces II
T1,T2,T3,T4 - tranzystory p-n-p
R1 = 7,5 kOhm - rezystor p-n
R2 = 4 kOhm - rezystor p-n
R3 = 1 kOhm - rezystor p-n
R4 = 0,5 kOhm - rezystor p-n
D - dioda p-n
Wytworzenie na warstwie n=4x10-16cm-3 warstwy p=8x10-16cm-3:
-utlenianie zewnętrznej warstwy płytki
- litograficzne utworzenie okienek w miejscach w których, przez
wdyfundowanie domieszki akceptorowej p będą zlokalizowane (Maska II):
-kolektory tranzystorów (T1;T2;T3;T4)
-warstwa p rezystorów (R=3*6kΩ )
-warstwa p diody
-dyfuzja domieszki akceptorowej aluminium (Al) na głębokości 15 μm.
W temperaturze T=8000C przez czas 90 min.
Maska II
(do procesu II)
Proces III
Wytworzenie na warstwie p=8x10-16cm-3warstwy n=16x10-16cm-3:
-litograficzne utworzenie okiene...
MetalTygrys