Масштабирование биполярных транзисторов

     Развитие технологии для обеспечения увеличения плотности интеграции ИС позволяет уменьшать топологические размеры областей активных и пассивных приборов биполярных  схем. Особенности физики работы биполярных транзисторов требуют при уменьшении геометрических размеров областей соответственного масштабированного изменения ряда параметров вертикальной технологической структуры для нормального или улучшенного функционирования прибора.

     Известны различные подходы к масштабированию интегральных приборов [4], при которых выбирается (или назначается) постоянный параметр: постоянное поле, постоянный источник питания, постоянное быстродействие и т.д.

     Рассматриваем случай масштабирования структуры биполярного транзистора при постоянном источнике питания UИП  = const.

     В биполярном транзисторе область эмиттера выполняется минимальных размеров для увеличения коэффициента инжекции. При пользовании  — алгоритмом топологического проектирования можно записать  LЭxWЭ = 2 x 2 .

     Проводим масштабирование транзистора с коэффициентом S (S<1):

        — в S раз уменьшатся размеры эмиттера и толщина базы  LЭ, WЭ, WБ.

     Топологические размеры областей базы, коллектора и контактов к ним изменяются в соответствии с конфигурацией прибора, можно предположить, что эти размеры также изменяются в  S2 раз.

— ток через эмиттер изменится в S2 раз, чтобы сохранилась плотность  тока J = I/A  (площадь A изменилась в  (LЭxWЭ ) = SxS = S2paз);

        — емкость изменится в  S2 раз:  C = C0 A~S2 , (если С0 = const);

        — быстродействие транзистора не изменится, благодаря масштабированию тока:  = C×U/I, UИП = const;

        — мощность уменьшится в S2 раз: P = U×I~S2;

        — энергия переключения изменится в S2 раз: P×t~S2.

     Например, в табл.9.4 приведены результаты оптимального масштабирования ряда характеристик биполярного транзистора при использовании двух масштабных коэффициентов, ответственных за вертикальные SV и горизонтальные SH параметры структуры. В табл.9.5 представлены эмпирические рекомендации по масштабированию параметров биполярных транзисторов для ЭСЛ СБИС с коэффициентом уменьшения топологических размеров S.

 

 

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector