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1、第四章雙極型數(shù)字電路的版圖設(shè)計設(shè)計完后要進行核算，檢驗初步設(shè)計的元件是否滿足電路指標的要求。對雙極型晶體管主要是核算：BVCBO、BVCEO、ICM、β、FT、rCS、rbb等。1、設(shè)計電路中各元件的初步圖形和尺寸4-1從晶體管級到版圖級的步驟2、劃分隔離區(qū)(確定隔離島的數(shù)目)隔離要占去30％～40％的芯片面積，隔離島越多，浪費的芯片面積就越大，所以要盡量減少隔離島的數(shù)目。凡集電極電位相同的縱向NPN管都可放在一個N型島內(nèi)。集電極電壓不同的則必須放在不同的隔離區(qū)?；鶚O電位相同的橫向PNP管可放在一起。二極管的處理與NPN管相同。對于基區(qū)擴散電阻，由于放電阻的N區(qū)接最高電位，故多個電阻可放在一起
2、。另外，電阻兩端電位低于NPN管集電極電位的，也可與NPN管放在一起。為提高成品率，壓焊點各占一個隔離區(qū)。3、排版與布線：主要是確定芯片上元件的相互位置及引線孔的位置，使元件間實現(xiàn)無交叉互連。隨著集成度的提高，互連線越來越復(fù)雜，往往需要多次反復(fù)才能完成。一般可利用電阻的擴散區(qū)、晶體管的接觸孔、雙基或雙集晶體管解決交叉。實在無法避免交叉時，可利用“磷橋”過渡。但這會增加隔離島。因此排版布線應(yīng)盡量使交叉減到最少。4、由上述步驟可直接得到掩膜總圖，然后分解出各次光刻的掩膜板，進行投片。注意：對于電阻、電容、二極管這些無源元件，都是在制作晶體管的過程中一起作出的，因此它們的圖形都包含在制作晶體管的各次
3、光刻版中。例如：①硼擴散版圖包含了各個NPN管的基區(qū)，還包含了硼擴電阻的圖形②磷擴散版圖包含了各個NPN管的發(fā)射區(qū)、歐姆接觸的n＋區(qū)、磷橋、溝道電阻的n＋區(qū)等圖形最小間距由于一般設(shè)計規(guī)則由廠家提供，大家重點要了解每個間距的含義。在這里我們只簡單推導(dǎo)三個參數(shù)作為例子。1、DB-B孔2、DB-I3、DC-I1、DB-B孔：是基極接觸孔和基區(qū)擴散孔之間的最小間距。它決定了基極接觸孔在基區(qū)的位置。對它的要求是保證在工作中基極金屬不與集電結(jié)接觸。由于是在已有了發(fā)射區(qū)、基區(qū)后才刻引線孔，因此是兩個圖形中間的套刻。故掩膜對準容差取△XMAT2＝5.5μm，比一次對準，如發(fā)射極引線孔中的△XMAT1要大1μm
4、。DB-B孔＝△XMAT2＋Gmin＋Wdc－B－0.8Xjc2、DB-I：基區(qū)擴散孔與隔離擴散孔的間距，對它的要求是在工作中基區(qū)不與隔離區(qū)穿通DB-I＝△XMAT＋Gmin＋0.8XjI＋0.8XjC＋WdI-epi＋Wdc-epiXjI為隔離結(jié)結(jié)深。為了使隔離結(jié)兩側(cè)的耗盡層不短接，隔離擴散的深度應(yīng)超過實際外延層厚度的25％。（外延層厚度有增有減）。一般可用最大外延層厚度再加25％來估計。外延層6.5±0.5，那么XjI＝7×125％＝8.753、DC-I：集電極n＋引線孔到隔離槽的最小間距。要求集電極金屬不與隔離區(qū)穿通DC-I＝△XMAT2＋Gmin＋0.8Xje＋0.8XjI＋WdI-e
5、pi＝5.5+1+0.8×1.5+0.8×8.75+0.9＝15.6取DC-I＝16μ討論討論：①圖形最小間距是為了保證元件在規(guī)定的使用條件下安全可靠地工作而設(shè)定的。為了保證成品率而稍加放大②橫向擴散取0.8Xj是對<111>襯底而言的。它有時對減小間距有利，可減去0.8Xj；而有時又不利，則應(yīng)加上0.8Xj③Wd表示勢壘在加反向偏壓時的展寬，主要向濃度低的一側(cè)展開。盡管管子有時不是兩個結(jié)都反偏，但應(yīng)以最壞情況考慮④上面的推導(dǎo)沒有考慮Al互連線。實際制作中，要求Al條要完全覆蓋住引線孔，并且Al條之間不能小于△XMAT＋Gmin?？紤]了Al條后，上面推導(dǎo)的有些尺寸還要放大。這樣就得到最小尺寸晶
6、體管⑤側(cè)壁采用PN結(jié)隔離非常占面積。如果側(cè)壁采用絕緣介質(zhì)隔離，底部仍用反偏PN結(jié)隔離，這可得到如圖所示的NPN管結(jié)構(gòu)。它的面積只有PN結(jié)隔離的1/4。結(jié)電容只有1/6。但要采用先進的等平面工藝和離子注入技術(shù)DC-IDB-B孔DB-IP+n+n+n+n－epiP+P－Si無耗盡層PBEEEBCCPn＋n＋nnn＋P-Si4-2IC中的元件設(shè)計在數(shù)字電路中,主要元件有晶體管、二級管和電阻、電容不常用，下面分別介紹。一、晶體管版圖設(shè)計縱向NPN管在TTL電路是主要的有源器件。一般門電路中往往包含多個NPN管，它們在電路中起的作用不同。因此，對它們的設(shè)計也不同。1、最小面積晶體管由圖形最小尺寸和最小間
7、距構(gòu)成的晶體管發(fā)射極接觸孔最小，一般用圖形最小尺寸。然后在它周圍考慮最小間距逐步套合。注意要考慮金屬膜的影響。(如DE-B)62100101610588555555811101616隔離槽的寬度Mmin6點劃線與實線重合集電極n+接觸孔,即擴散n+,又當接觸孔,合二為一DC-I=16DC-B=10DE-B6DE-EDB-BDB-I=162、電流容量由于發(fā)射極電流的“電流集邊”效應(yīng)，晶體管最大工作電
