Топологии микросхемы

Предыдущие работы в первом приближении можно разделить на две категории. В работах первой предполагается, что некоторые особенности случайных сеток (тип неупорядоченных систем, который рассматривается для аморфных полупроводников как модельный и часто трактуется как топологический беспорядок) могут тем или иным образом быть описаны моделью беспорядка размещения. Другими словами, теория неупорядоченной системы с беспорядком размещения преобразуется к виду, содержащему основные черты теории топологического беспорядка. В работах второй категории имеют дело непосредственно с теорией топологического беспорядка. Следующий раздел вводит читателя в курс работ первой категории, а в разделе 2.1.3 описываются результаты работ второго типа.

Основной целью описания топологического беспорядка как беспорядка размещения является максимальное использование разработанных для последнего теоретических методов и приближений [2]. Однако необходимо отметить, что если какое-либо приближение очень хорошо описывает одно физическое свойство, то это не означает его пригодность для описания другого физического свойства или исследования другой модели. Поэтому, если теоретическое приближение, успешно примененное для решения одной задачи, используется для решения другой, то перед тем как придавать полученным результатам какой-нибудь фи-

Рассмотрим основные свойства топологического беспорядка, заключающегося в отсутствии атомов в некоторых узлах, что приводит, в частности, к появлению оборванных связей. Элемент аморфной структуры, образованный несколькими соседними пустыми узлами, будем называть порой. Для волновых функций электронов на пустых узлах решетки Vi = 0. Обозначим вероятность отсутствия в узле атома за р. Для трпологического беспорядка значение Уг постоянно, что ограничивает вероятность р значениями, меньшими рс = 1, где рс — критическая концентрация перколированных связей для рассматриваемой подрешетки. В случае количественного беспорядка для параметра перекрытия (Г2) возможны флуктуации.

Заметим, что, несмотря на то, что рассмотрение неупорядоченных систем начато с так называемого "ячеистого беспорядка", или"беспо-рядка размещения", более высокая степень топологического беспорядка легко достигается смещением атомов из положения равновесия кристаллической решетки и вариацией длиной связей и углами между ними. Преимущество последней модели заключается в том, что при этом могут

В зтой модели мерой топологического беспорядка служит величина р, а количественного —7. В предположении, что р и 7 существенно меньше единицы, значения энергий дна зоны проводимости Е^ (cond) и потолка валентной зоны Et (val) даются выражениями [3]:

Влияние топологического беспорядка на форму хвостов энергетических зон

Эффекты, обусловленные наличием в топологически неупорядоченных сетках колец с нечетным числом атомов, будут обсуждаться в последующих разделах. Определенный интерес, однако, представляют исследования модели случайных сеток в приложении к модели модифицированного топологического беспорядка. На практике в рамках такого подхода оказывается возможным изучение характерных особенностей плотности состояний вблизи краев энергетических зон. Для описания такой модельной системы используется однозлектронный однозон-ный гамильтониан [47]:

Кроме рассмотренных выше подходов, основанных на моделях модифицированного беспорядка размещения, имеются теоретические работы, посвященные исследованию эффектов беспорядка, вызванных его топологической компонентой. Действительно, в то -время как часть явлений в рамках модели беспорядка размещения находит вполне разумное объяснение, некоторые эффекты топологического беспорядка не могут быть объяснены никаким его модифицированием. Типичным примером такого эффекта может служить обусловленное только топологическим беспорядком существование в аморфной структуре колец с нечетным числом атомов.

" топологического беспорядка 22

Предыдущие работы в первом приближении можно разделить на две кате! рни. В работах первой предполагается, что некоторые особенности случайных i ток (тип неупорядоченных систем, который рассматривается для аморфных пог проводников как модельный и часто трактуется как топологический беспорядо: могут тем или иным образом быть описаны моделью беспорядка размещею Другими словами, теория неупорядоченной системы с беспорядком размещен преобразуется к виду, содержащему основные черты теории топологического б1 порядка. В работах второй категории имеют дело непосредственно с теори топологического беспорядка. Следующий раздел вводит читателя в курс раб первой категории, а в разделе 2.1.3 описываются результаты работ второго THI

Основной целью описания топологического беспорядка как бесг рядка размещения является максимальное использование разработали! для последнего теоретических методов и приближений [2]. Одна необходимо отметить, что если какое-либо приближение очень xopoi описывает одно физическое свойство, то это не означает его пригодное для описания другого физического свойства или исследования друг модели. Поэтому, если теоретическое приближение, успешно примен ное для решения одной задачи, используется для решения другой, перед тем как придавать полученным результатам какой-нибудь <

Конструирование деталей корпуса и разработка топологии микросхемы

разработка топологии микросхемы является первым этапом. Топологией или топологическим чертежом ИС назынается такой чертеж, в котором указаны форма, местоположение и коммутационная связь элементов и компонентов на подложке, Руководствуясь топологическим чертежом, изготовляют маски или фотошаблоны для создания рисунка ИС на подложке.

Пленочный конденсатор большой емкости может иметь сложную конфигурацию. Это позволяет конструктору при разработке топологии микросхемы полностью использовать свободные участки площади подложки.

в получении проекции элемента топологии микросхемы истинного

При проектировании БИС особое значение приобретают математическое моделирование и анализ электрических характеристик создаваемых ИМС. Наданномэтапеосуществляются проверка работоспособности ИМС, оптимизация электрических характеристик, корректировка технологических и физических параметров компонентов, а также топологии микросхемы.

Теперь рассмотрим ряд вопросов, связанных с учетом характера соседних ячеек и формированием контура сжатия при уплотнении топологии микросхемы методом разрезания.

Пороговое напряжение i/nop.n.c увеличивается (по модулю) при росте расстояния контакт—исток. Поэтому для устранения или ослабления указанной паразитной связи необходимо размещать элементы на достаточно больших расстояниях друг от друга, что ограничивает плотность упаковки. Кроме того, при проектировании топологии микросхемы следует выявлять ее критические электроды и элементы, наиболее подверженные влиянию паразитной связи, т. е. учитывать не только взаимное расположение элементов, но и полярность и амплитуды изменения напряжений на электродах элементов микросхемы в процессе ее работы. При этом нужно учитывать, что чем больше амплитуда изменения напряжения на данном электроде, тем больше он влияет на токи тех ближайших транзисторов, потенциалы истоков которых выше потенциала этого электрода.

Таким образом, для уменьшения паразитной связи через подложку необходимо: совершенствовать технологию получения материала для полуизолирующих подложек с целью более точной компенсации примесей и уменьшения концентрации дефектов, приводящих к образованию отрицательных ионов в области 4 (см. 5.6); уменьшать амплитуду изменения напряжения на электродах элементов микросхемы, например, за счет снижения напряжения питания; использовать элементы, менее чувствительные к влиянию бокового затвора; выбирать достаточно большие расстояния между критическими электродами соседних элементов при проектировании топологии микросхемы.

По вычисленной ориентировочной площади подложки выбирают ее типоразмер из ряда рекомендуемых (параграф 8.2). Далее решается задача оптимального размещения на подложке всех элементов микросхемы. При этом необходимо иметь в виду, что однозначного решения топологии микросхемы не существует, и разработчику приходится менять расположение элементов до тех пор, пока не будет найден оптимальный вариант, удовлетворяющий ряду конструктивно-технологических требований. Следует учитывать, в частности, что при создании сложной многоэлементной микросхемы появляется опасность возникновения паразитных связей и наводок между расположенными на одной подложке различными функциональными узлами. Так как интуитивная разработка топологического чертежа не всегда позволяет учесть все факторы, влияющие на работу микросхемы, для разработки топологических чертежей с успехом используются ЭВМ.

В качестве примера рассмотрим принципиальную электрическую схему, приведенную на 9.9. После выполнения электрических и конструктивных расчетов составляется приближенный компоновочный эскиз общего вида топологии микросхемы (рис, 9.10). Как видно из рисунка, транзисторы изображаются в виде прямоугольников, причем эмиттерная область и контакт эмиттера вычерчены в виде квадратов, а базовая и коллекторная

Проектирование микросхемы начинается с разработки ее топологии, т. е. размещения и соединения элементов на поверхности подложки. Однако еще до разработки топологии микросхемы необходимо выбрать ее электрическую схему и выдвинуть требования, предъявляемые внешними воздействиями. Электрическая схема и требования, предъявляемые к микросхеме, определяются в основном разработчиками аппаратуры. При этом 'необходимо стремиться к тому, чтобы микросхема по возможности выполняла законченную электрическую функцию. В гибридных микросхемах на одной подложке можно расположить несколько отдельных схем.