Малошумящий интегральный усилитель

МАЛОШУМЯЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Конструирование радиотехнических систем»

 

МАЛОШУМЯЩИЙ ИНТЕГРАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

 

. Исходные данные источника сигнала:

.1 Выходное сопротивление 75 Ом

.2 Амплитуда 2 мкВ

. Исходные данные усилителя:

.1 Коэффициент усиления > 25 дБ

.2 Полоса рабочих частот 1-3 ГГц

.3 Сопротивление нагрузки 75 Ом

.4 Питание однополярное +12 В

. Условия эксплуатации:

.1 Температура среды 27 ºС

.2 Влажность относительная 96 % при 27 ºС

. Особые требования:

.1 Реализовать усилитель в бескорпусном однокристальном исполнении

.2 В качестве активных элементов использовать полевые транзисторы с затвором Шоттки (ПТШ) шириной не более 250 мкм

.3 Обеспечить минимизацию дифференциального коэффициента шума в полосе рабочих частот

.4 Минимальный топологический размер (проектная норма) - 0.2 мкм

. Индивидуальное задание:

.1 Исследовать влияние ширины затвора на коэффициент шума и другие характеристики ПТШ

.2 Разработать технологию изготовления кристалла

. Содержание отчета:

Введение, анализ технического задания, проектирование малошумящего полевого транзистора с затвором Шоттки, функциональное проектирование усилителя, разработка конструкции и топологии кристалла, разработка технологии изготовления кристалла, заключение, список литературы, приложения (при необходимости)

. Конструкторская и технологическая документация:

.1 Схема электрическая принципиальная

.2 Чертеж общего вида кристалла

.3 Топологические сборочный и послойный чертежи

.4 Схема технологического процесса с профилями создаваемых структур

Содержание

 

Введение

. Анализ технического задания

. Проектирование малошумящего полевого транзистора с затвором Шоттки

.1 Определение толщины обедненной области

.2 Определение значения порогового напряжения перекрытия канала

.3 Определение геометрических размеров полевого транзистора Шоттки

. Функциональное проектирование усилителя

.1 Получение схемы электрической принципиальной

.2 Исследование влияния ширины затвора на коэффициент шума и другие характеристики ПТШ

. Разработка конструкции и топологии кристалла

.1 Расчет геометрических размеров пассивных элементов

.2 Разработка топологии кристалла

. Разработка технологии изготовления кристалла

. Рисунки отображающие технологию изготовления кристалла

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

 

Введение

Проектирование малошумящего полевого транзистора с затвором Шоттки

Функциональное проектирование усилителя

Исследование влияния ширины затвора на коэффициент шума и другие характеристики ПТШ

 

Изменяя ширину затвора, получим графики, представленные на рисунке 3.4 и 3.5.

 

Рис. 3.4 Зависимость коэффициента усиления от частоты при изменении ширины затвора.

 

Рис. 3.5 Зависимость коэффициента шума от частоты при изменении ширины затвора.

 

Вывод: Оптимальное значение ширины затвора W=25 мкм. Из рисунков 3.4 и 3.5 видно, что коэффициент усиления растет с увеличением ширины затвора и максимального смещения. С увеличение ширины затвора, коэффициент шума уменьшается.

Разработка конструкции и топологии кристалла

 

Расчет геометрических размеров пассивных элементов

 

Травление n слоя

1. Нанесение позитивного фоторезиста ФП-РМ-7 на основе резольной и новолачной смол, методом центрифугирования.

. Сушка фоторезиста при температуре 100 С.

. Совмещение и экспонирование методом проецирования (фотошаблон 2).

. Проявление в растворе тринатрийфосфата Nа₃РO₄.

. Задубливание фоторезиста при температуре 130 С в несколько этапов, с постепенным повышением температуры до 200 С.

. Травление потоком химически активных, но нейтральных частиц. К таким частицам относятся свободные радикалы и некоторые короткоживущие молекулярные комплексы, которые возникают в плазме соответствующих газов.

. Удаление фоторезиста обработкой в горячей (70 - 80 ºС) смеси деметилформамида и моноэтаноламина.

Изготовление резисторов

1. Нанесение позитивного фоторезиста ФП-РМ-7 на основе резольной и новолачной смол, методом полива.

. Сушка фоторезиста при температуре 100 С.

. Совмещение и экспонирование методом проецирования (Фотошаблон 2).

. Проявление в растворе тринатрийфосфата Nа₃РO₄.

. Задубливание фоторезиста при температуре 130 С в несколько этапов, с постепенным повышением температуры до 200 С.

. Нанесение слоя материала резисторов рения методом катодного осаждения.

. Удаление фоторезиста обработкой в горячей (70 - 80 ºС) смеси деметилформамида и моноэтаноламина.

Омические контакты

Для формирования контактов используют метод обратной фотолитографии (Фотошаблон 3):

. Нанесение позитивного фоторезиста ФП-РМ-7 на основе резольной и новолачной смол, методом центрифугирования.

. Сушка фоторезиста при температуре 100С.

. Совмещение и экспонирование методом проецирования (Фотошаблон 3).

. Проявление в растворе тринатрийфосфата Nа₃РO₄.

. Задубливание фоторезиста при температуре 130 С в несколько этапов, с постепенным повышением температуры до 200 С.

. Наносят слой Au методом ионно-плазменного осаждения, этот слой и будет являться омическими контактами.

. Удаление фоторезиста обработкой в горячей (70 - 80 ºС) смеси деметилформамида и моноэтаноламина.

. Вплавление контактов.

Первая металлизация

1 Нанесение позитивного фоторезиста ФП-РМ-7 на основе резольной и новолачной смол, методом полива.

Сушка фоторезиста при температуре 100 С.

Совмещение и экспонирование методом проецирования (Фотошаблон 7).

Проявление в растворе тринатрийфосфата Nа₃РO₄.

Задубливание фоторезиста при температуре 130 С в несколько этапов, с постепенным повышением температуры до 200 С.

Напыления первого слоя металлизации методом плазмохимического осаждения.

Удаление фоторезиста обработкой в горячей (70 - 80 ºС) смеси деметилформамида и моноэтаноламина.

Вторая металлизация

1. Нанесение позитивного фоторезиста ФП-РМ-7 на основе резольной и новолачной смол, методом центрифугирования.

. Сушка фоторезиста при температуре 100 С.

. Совмещение и экспонирование методом проецирования (Фотошаблон 9).

. Проявление в растворе тринатрийфосфата Nа₃РO₄.

. Задубливание фоторезиста при температуре 130 С в несколько этапов, с постепенным повышением температуры до 200 С.

. Напыление второго слоя металлизации Au методом плазмохимического осаждения.

. Удаление фоторезиста обработкой в горячей (70 - 80 ºС) смеси деметилформамида и моноэтаноламина.

Заключение

 

В ходе данной работы был спроектирован двухкаскадный усилитель, соответствующий характеристикам, описанным в задании. Усилитель обеспечивает усиление более чем на 25 дБ в полосе частот от 1 ГГц до 3 ГГц. Так же разработана технология изготовления интегральной микросхемы.

При изучении влияния зависимость коэффициента шума от частоты при изменении ширины затвора от 10 до 30 мк м, нашли оптимальную ширину затвора 30 мк м.

В работе были использованы следующие программы: PSpice, MathCAD, Microsoft Word 2003, Microsoft Exel 2003, Adobe Photoshop.

 

Список использованной литературы

1. Романовский М.Н., Нефедцев Е.В.Проектирование интегральных схем на арсениде галлия. Руководство к практическим занятиям по дисциплине Интегральные устройства радиоэлектроники. - Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2009. - 77 с.

. Романовский М.Н. Интегральные устройства радиоэлектроники. Часть 1. Основные структуры полупроводниковых интегральных схем. Учебное пособие для вузов. - Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. - 123 с.

. Березин А.С., Мочалкина О.Р. Технология и конструирование интегральных микросхем: Учеб. пособие для вузов / Под ред. И.П.Степаненко. - М.: Радио и связь, 1983. - 232 с.

Приложения

 

Фотошаблон №1, травление n+ слоя

 

Фотошаблон №2, травление n слоя

 

Фотошаблон №3, нанесение омических контактов

 

Фотошаблон №4, подтравление n слоя, нанесение барьерного материала

 

Фотошаблон №5, формирование нижних обкладок конденсатора

 

Фотошаблон №6, формирование окон в первом слое диэлектрика

 

Фотошаблон №7, первый слой металлизации

 

Фотошаблон №8, вскрытие окон во втором диэлектрике

Фотошаблон №9, вторая металлизация

МАЛОШУМЯЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Конструирование радиотехнических систем»

 

МАЛОШУМЯЩИЙ ИНТЕГРАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

 

. Исходные данные источника сигнала:

.1 Выходное сопротивление 75 Ом

.2 Амплитуда 2 мкВ

. Исходные данные усилителя:

.1 Коэффициент усиления > 25 дБ

.2 Полоса рабочих частот 1-3 ГГц

.3 Сопротивление нагрузки 75 Ом

.4 Питание однополярное +12 В

. Условия эксплуатации:

.1 Температура среды 27 ºС

.2 Влажность относительная 96 % при 27 ºС

. Особые требования:

.1 Реализовать усилитель в бескорпусном однокристальном исполнении

.2 В качестве активных элементов использовать полевые транзисторы с затвором Шоттки (ПТШ) шириной не более 250 мкм

.3 Обеспечить минимизацию дифференциального коэффициента шума в полосе рабочих частот

.4 Минимальный топологический размер (проектная норма) - 0.2 мкм

. Индивидуальное задание:

.1 Исследовать влияние ширины затвора на коэффициент шума и другие характеристики ПТШ

.2 Разработать технологию изготовления кристалла

. Содержание отчета:

Введение, анализ технического задания, проектирование малошумящего полевого транзистора с затвором Шоттки, функциональное проектирование усилителя, разработка конструкции и топологии кристалла, разработка технологии изготовления кристалла, заключение, список литературы, приложения (при необходимости)

. Конструкторская и технологическая документация:

.1 Схема электрическая принципиальная

.2 Чертеж общего вида кристалла

.3 Топологические сборочный и послойный чертежи

.4 Схема технологического процесса с профилями создаваемых структур

Содержание

 

Введение

. Анализ технического задания

. Проектирование малошумящего полевого транзистора с затвором Шоттки

.1 Определение толщины обедненной области

.2 Определение значения порогового напряжения перекрытия канала

.3 Определение геометрических размеров полевого транзистора Шоттки

. Функциональное проектирование усилителя

.1 Получение схемы электрической принципиальной

.2 Исследование влияния ширины затвора на коэффициент шума и другие характеристики ПТШ

. Разработка конструкции и топологии кристалла

.1 Расчет геометрических размеров пассивных элементов

.2 Разработка топологии кристалла

. Разработка технологии изготовления кристалла

. Рисунки отображающие технологию изготовления кристалла

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

 

Введение