Germano Maioli Penello Microeletrônica Germano Maioli Penello http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/Microeletronica%20_%202015-1.html Sala 5145 (sala 17 do laboratorio de engenharia elétrica) Aula 14 1

Pauta ÁQUILA ROSA FIGUEIREDO 201110256011 ALLAN DANILO DE LIMA 201110063911 BERNADIN PINQUIERE 201110020415 DAVID XIMENES FURTADO 200810343411 HUGO LEONARDO RIOS DE ALMEIDA 201210076411 ISADORA MOTTA SALGADO 200920379411 JEFERSON DA SILVA PESSOA 201010067611 LAIS DA PAIXAO PINTO 200710030011 LEONARDO SOARES FARIA 200820515511 PEDRO DA COSTA DI MARCO 201020582111 THIAGO DO NASCIMENTO OLIVEIRA 201110308311 VINICIUS DE OLIVEIRA ALVES DA SILVA 201110066811 2

Resistores, capacitores e MOSFETs Já vimos todas as camadas (máscaras) responsáveis pelo processamento de dispositivos. Neste momento, veremos em mais detalhes os leiautes de resistores, capacitores e MOSFETs.

Resistores Os valores dos resistores e capacitores em um processo CMOS são dependentes da temperatura e da tensão (~10-6/oC). Coeficiente de temperatura R aumenta com a T  Coeficiente de temperatura de primeira ordem TCR1 também varia com a temperatura!

Exercício

Resistores A resistência também se altera com a aplicação de tensão. O coeficiente de tensão é dado por VCR: V é a tensão média aplicada nos terminais do resistor. Este fenômeno é observado principalmente por causa da largura da região de depleção entre o poço-n e o substrato que altera a resistência de folha.

Exercício Bem menor que a variação devido a temperatura

Exemplo Divisor de tensão. Relacionar Vout e Vin Em função da temperatura: Em função da tensão: Com e Independente da temperatura! Dependente da tensão!

Resistores Elemento unitário Vantagens em utilizar elementos unitários: Precisão sobre uma alta faixa de temperatura Evitar erros devido aos cantos da serpentina Variação da resistência nominal não afeta a tensão num divisor de tensão

Resistores Guard ring Todo circuito de precisão está sujeito a ruídos do substrato (corrnete em circuitos adjacentes influenciando os vizinhos) Guard ring num resistor O guard ring (implantação de p+ entre os circuitos) é um método simples de reduzir o ruído. Mantém o potencial em volta do circuito Protege o circuito de injeção de portadores indesejadas vindas do substrato.

Resistores Leiaute interdigitated O casamento de valores entre os resistores pode ser melhorado com o design abaixo Variações devido ao processo em diferentes regiões do substrato são minimizadas Note que a orientação dos resistores é a mesma (vertical) Os resistores tem essencialmente os mesmos efeitos parasíticos.

Resistores Leiaute common-centroid (centro comum) O casamento de valores entre os resistores pode ser melhorado também com o design abaixo Variações devido ao processo em diferentes regiões do substrato são minimizadas Note que a orientação dos resistores é a mesma (vertical) Os resistores já não tem essencialmente os mesmos efeitos parasíticos.

Resistores Leiaute common-centroid (centro comum) vs. interdigitated Resistor A teria 20W e B teria 16W Resistor A teria 18W e B teria 18W. Melhor casamento entre os resistores

Exercício

Resistores Leiaute common-centroid (centro comum) O Leiaute common-centroid melhora o casamento de MOSFETs e capacitores também!

Resistores Elementos dummy (falso, postiço) Difusão desigual devido a variações de concentração de dopantes levaria a um descasamento entre elementos. O elemento dummy não tem função elétrica nenhuma, ele é normalmente aterrado ou ligado ao VDD em vez de ficarem flutuando.

Capacitores Processos CMOS podem conter uma segunda camada de polisilício chamada poly2. Importante para: Capacitores poly-poly MOSFETs Dispositivos de portas flutuantes (EPROM, memória FLASH, por exemplo)

Capacitores Leiaute e seção reta C´ox – capacitância por área Espessura entre as camadas poly (tox) é a mesma do GOX.

Capacitores Leiaute e seção reta C´ox – capacitância por área Espessura entre as camadas poly (tox) é a mesma do GOX. Capacitância mínima 100 fF e 10 fF (longo e curto, respectivamente)

Capacitores Parasíticos A maior capacitância parasítica é a entre o poly1 e o substrato (bottom plate parasitic –parasítico da placa inferior). Pode chegar a 20% do valor de capacitância desejado entre poly1 e poly2.

Capacitores Dependência com tensão e temperatura Coeficiente de temperatura: Coeficiente de tensão:

Trabalho 3 (correção) Erros comuns: Processo C5 ( l = ?) Dimensões pedidas (W = 20, L = 3) SPICE não rodava Notas dos trabalhos até o momento   T1 (Cálculo) T1(Electric) T2(Electric) T3(Electric) ÁQUILA ROSA FIGUEIREDO 201110256011 7 8 10 ALLAN DANILO DE LIMA 201110063911 x 9 BERNADIN PINQUIERE 201110020415 DAVID XIMENES FURTADO 200810343411 HUGO LEONARDO RIOS DE ALMEIDA 201210076411 ISADORA MOTTA SALGADO 200920379411 5 JEFERSON DA SILVA PESSOA 201010067611 6 LAIS DA PAIXAO PINTO 200710030011 LEONARDO SOARES FARIA 200820515511 PEDRO DA COSTA DI MARCO 201020582111 9.5 THIAGO DO NASCIMENTO OLIVEIRA 201110308311 VINICIUS DE OLIVEIRA ALVES DA SILVA 201110066811

Revisão de prova