فوٹوونک انٹیگریٹڈ سرکٹ کا ڈیزائن

کا ڈیزائنفوٹوونکانٹیگریٹڈ سرکٹ

فوٹوونک انٹیگریٹڈ سرکٹس(پی آئی سی) اکثر انٹرفیومیٹرز یا دیگر ایپلی کیشنز میں راستے کی لمبائی کی اہمیت کی وجہ سے ریاضی کے اسکرپٹ کی مدد سے ڈیزائن کیا گیا ہے جو راستے کی لمبائی سے حساس ہیں۔تصویرایک ویفر پر ایک سے زیادہ پرتوں (عام طور پر 10 سے 30) کو نمٹانے کے ذریعہ تیار کیا جاتا ہے ، جو بہت سے کثیر الاضلاع شکلوں پر مشتمل ہوتا ہے ، جو اکثر GDSII فارمیٹ میں نمائندگی کرتے ہیں۔ فائل کو فوٹو ماسک مینوفیکچر کو بھیجنے سے پہلے ، ڈیزائن کی درستگی کی تصدیق کے لئے تصویر کو نقالی کرنے کے قابل ہونا سختی سے مطلوبہ ہے۔ نقالی کو ایک سے زیادہ سطحوں میں تقسیم کیا گیا ہے: نچلی سطح تین جہتی برقی مقناطیسی (EM) تخروپن ہے ، جہاں نقلی ذیلی طول موج کی سطح پر انجام دی جاتی ہے ، حالانکہ مادے میں جوہری کے درمیان تعامل میکروسکوپک پیمانے پر سنبھالا جاتا ہے۔ عام طریقوں میں تین جہتی محدود فرق کا ٹائم ڈومین (3D FDTD) اور ایگینموڈ توسیع (EME) شامل ہیں۔ یہ طریقے سب سے زیادہ درست ہیں ، لیکن پوری تصویر تخروپن کے وقت کے لئے ناقابل عمل ہیں۔ اگلی سطح 2.5 جہتی EM تخروپن ہے ، جیسے محدود فرق بیم پروپیگنڈہ (FD-BPM)۔ یہ طریقے بہت تیز ہیں ، لیکن کچھ درستگی کی قربانی دیتے ہیں اور یہ صرف پیراکسل پروپیگنڈے کو سنبھال سکتے ہیں اور مثال کے طور پر گونجنے والوں کی نقالی کرنے کے لئے استعمال نہیں ہوسکتے ہیں۔ اگلی سطح 2D EM تخروپن ہے ، جیسے 2D FDTD اور 2D BPM۔ یہ بھی تیز ہیں ، لیکن ان کی محدود فعالیت بھی ہے ، جیسے وہ پولرائزیشن گھومنے والوں کی نقالی نہیں کرسکتے ہیں۔ ایک اور سطح ٹرانسمیشن اور/یا بکھرنے والی میٹرکس تخروپن ہے۔ ہر بڑے جزو کو ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے ساتھ ایک جزو میں کم کیا جاتا ہے ، اور منسلک ویو گائڈ کو ایک فیز شفٹ اور توجہ عنصر میں کم کردیا جاتا ہے۔ یہ نقوش انتہائی تیز ہیں۔ آؤٹ پٹ سگنل ان پٹ سگنل کے ذریعہ ٹرانسمیشن میٹرکس کو ضرب دے کر حاصل کیا جاتا ہے۔ بکھرنے والا میٹرکس (جس کے عناصر کو ایس پیرامیٹر کہا جاتا ہے) جزو کے دوسری طرف ان پٹ اور آؤٹ پٹ سگنل تلاش کرنے کے لئے ایک طرف ان پٹ اور آؤٹ پٹ سگنلز کو ضرب دیتا ہے۔ بنیادی طور پر ، بکھرنے والے میٹرکس میں عنصر کے اندر عکاسی ہوتی ہے۔ بکھرنے والا میٹرکس عام طور پر ہر جہت میں ٹرانسمیشن میٹرکس سے دوگنا بڑا ہوتا ہے۔ خلاصہ یہ کہ ، 3D EM سے ٹرانسمیشن/بکھرنے والے میٹرکس تخروپن تک ، تخروپن کی ہر پرت رفتار اور درستگی کے مابین تجارت کا مظاہرہ کرتی ہے ، اور ڈیزائنرز ڈیزائن کی توثیق کے عمل کو بہتر بنانے کے لئے اپنی مخصوص ضروریات کے لئے نقلی کی صحیح سطح کا انتخاب کرتے ہیں۔

تاہم ، کچھ عناصر کے برقی مقناطیسی تخروپن پر انحصار کرنا اور پوری تصویر کی نقالی کرنے کے لئے بکھرنے/ٹرانسفر میٹرکس کا استعمال کرنا بہاؤ پلیٹ کے سامنے مکمل طور پر صحیح ڈیزائن کی ضمانت نہیں دیتا ہے۔ مثال کے طور پر ، غلط گنتی والے راستے کی لمبائی ، ملٹی موڈ ویو گائڈز جو ہائی آرڈر کے طریقوں کو مؤثر طریقے سے دبانے میں ناکام ہوجاتے ہیں ، یا دو ویو گائڈس جو ایک دوسرے کے بہت قریب ہیں جو غیر متوقع طور پر جوڑے کے مسائل کا باعث بنتے ہیں انضمام کے دوران اس کا پتہ نہیں چل سکتا ہے۔ لہذا ، اگرچہ اعلی درجے کی نقلی ٹولز طاقتور ڈیزائن کی توثیق کی صلاحیتوں کو مہیا کرتے ہیں ، اس کے لئے ڈیزائنر کے ذریعہ اب بھی اعلی درجے کی چوکسی اور محتاط معائنہ کی ضرورت ہے ، تاکہ عملی تجربے اور تکنیکی علم کے ساتھ مل کر ڈیزائن کی درستگی اور وشوسنییتا کو یقینی بنایا جاسکے اور فلو شیٹ کے خطرے کو کم کیا جاسکے۔

اسپرس ایف ڈی ٹی ڈی نامی ایک تکنیک 3D اور 2D FDTD تخروپن کو ڈیزائن کو درست کرنے کے لئے مکمل PIC ڈیزائن پر براہ راست انجام دینے کی اجازت دیتی ہے۔ اگرچہ کسی بھی برقی مقناطیسی نقلی ٹول کے لئے بہت بڑے پیمانے پر تصویر کی نقالی کرنا مشکل ہے ، لیکن ویرل ایف ڈی ٹی ڈی کافی بڑے مقامی علاقے کی نقالی کرنے کے قابل ہے۔ روایتی تھری ڈی ایف ڈی ٹی ڈی میں ، نقلی ایک مخصوص مقدار میں حجم کے اندر برقی مقناطیسی فیلڈ کے چھ اجزاء کو شروع کرکے شروع ہوتی ہے۔ جیسے جیسے وقت آگے بڑھتا ہے ، حجم میں نئے فیلڈ جزو کا حساب لگایا جاتا ہے ، وغیرہ۔ ہر قدم میں بہت سارے حساب کتاب کی ضرورت ہوتی ہے ، لہذا اس میں کافی وقت لگتا ہے۔ ویرل تھری ڈی ایف ڈی ٹی ڈی میں ، حجم کے ہر نقطہ پر ہر قدم پر حساب کتاب کرنے کے بجائے ، فیلڈ اجزاء کی ایک فہرست برقرار رکھی جاتی ہے جو نظریاتی طور پر کسی من مانی بڑی مقدار کے مطابق ہوسکتی ہے اور صرف ان اجزاء کے لئے اس کا حساب لگایا جاسکتا ہے۔ ہر وقت مرحلے میں ، فیلڈ اجزاء سے ملحقہ پوائنٹس شامل کیے جاتے ہیں ، جبکہ بجلی کی ایک خاص حد کے نیچے فیلڈ اجزاء کو گرا دیا جاتا ہے۔ کچھ ڈھانچے کے ل this ، یہ گنتی روایتی تھری ڈی ایف ڈی ٹی ڈی کے مقابلے میں شدت کے کئی احکامات تیز ہوسکتی ہے۔ تاہم ، منتشر ڈھانچے سے نمٹنے کے دوران ویرل ایف ڈی ٹی ڈی اچھی کارکردگی کا مظاہرہ نہیں کرتے ہیں کیونکہ اس وقت کا فیلڈ بہت زیادہ پھیلتا ہے ، جس کے نتیجے میں ایسی فہرستیں ہوتی ہیں جن کا انتظام کرنا بہت لمبا اور مشکل ہوتا ہے۔ چترا 1 میں پولرائزیشن بیم اسپلٹر (پی بی ایس) کی طرح 3D FDTD تخروپن کا ایک مثال اسکرین شاٹ دکھایا گیا ہے۔

چترا 1: 3D ویرل ایف ڈی ٹی ڈی سے تخروپن کے نتائج۔ (a) اس ڈھانچے کا ایک اعلی نظارہ ہے جس کی نقالی کی جارہی ہے ، جو ایک دشاتمک جوڑا ہے۔ (b) Quasi-Te جوش و خروش کا استعمال کرتے ہوئے تخروپن کا اسکرین شاٹ دکھاتا ہے۔ مذکورہ بالا دو آریگرام Quasi-Te اور Quasi-TM سگنلز کا اوپری نظریہ دکھاتے ہیں ، اور نیچے دیئے گئے دو آریگرام اسی طرح کے کراس سیکشنل نظارے کو ظاہر کرتے ہیں۔ (c) Quasi-TM جوش و خروش کا استعمال کرتے ہوئے تخروپن کا اسکرین شاٹ دکھاتا ہے۔