集成电路图基础CMOS图篇.pptxVIP

第1页/共60页集成电路图基础CMOS图篇第2页/共60页一、单个MOS管的版图实现栅极负责施加控制电压源极、漏极负责电流的流进流出导电沟道第3页/共60页1、图形关系栅 有源区注入杂质形成晶体管， 栅与有源区重叠的区域确定器件尺寸，称为导电沟道有源区导电沟道第4页/共60页 只要源极、漏极以及导电沟道所覆盖的区域称为有源区。 芯片中有源区以外的区域定义为场区。第5页/共60页2、器件尺寸设计 MOS管中电流由源极流向漏极。沟道中电流流过的距离为沟道长度；截面尺寸为沟道宽度。沟道宽度W沟道长度L电流方向第6页/共60页设计中，常以宽度和长度值的比例式即宽长比（W/L）表示器件尺寸。例：假设一MOS管，尺寸参数为20/5。则在版图上应如何标注其尺寸。20/5第7页/共60页3、图形绘制第8页/共60页英特尔65纳米双核处理器的扫描电镜(SEM)截面图 第9页/共60页常用图层版图图层名称含义NwellN阱Active有源扩散区PselectP型注入掩膜NselectN型注入掩膜Poly多晶硅cc引线孔Metal1第一层金属Metal2第二层金属Via通孔第10页/共60页注意：不同软件对图层名称定义不同；严格区分图层作用。版图图层名称含义cc（或cont）引线孔（连接金属与多晶硅或有源区）Via通孔（连接第一和第二层金属）第11页/共60页MOS器件版图图层 ——PMOSN阱——NWELLP型注入掩模——PSELECT有源扩散区——ACTIVE多晶硅栅——POLY引线孔——CC金属一——METAL1通孔一——VIA金属二——METAL2第12页/共60页MOS器件版图图层 ——NMOSN型注入掩模——NSELECT有源扩散区——ACTIVE多晶硅栅——POLY引线孔——CC金属一——METAL1通孔一——VIA金属二——METAL2第13页/共60页结构图 立体结构和俯视图 第14页/共60页多晶硅栅（POLY）金属一（METAL1）引线孔（CC）N型注入掩模（NSELECT）有源区（ACTIVE）第15页/共60页版图设计中不需要绘制基片衬底材料以及氧化层第16页/共60页4、版图设计规则版图设计规则一般都包含以下四种规则：(1) 最小宽度例如，金属、多晶、有源区或阱都必须保持最小宽度。第17页/共60页(2)最小间距例如，金属、多晶、有源区或阱都必须保持最小间距。第18页/共60页(3)最小包围例如，N阱、N+离子注入和P+离子注入包围有源区应该有足够的余量;多晶硅、有源区和金属对接触孔四周要保持一定的覆盖。第19页/共60页(4)最小延伸例如，多晶栅极须延伸到有源区外一定长度。在符合设计规则的前提下，争取最小的版图面积第20页/共60页5、阱与衬底连接通常将PMOS管的衬底接高电位（正压）；NMOS管的衬底接低电位（负压），以保证电路正常工作第21页/共60页衬底材料导电性较差，为了保证接触的效果，需要在接触区域制作一个同有源区类似的掺杂区域降低接触电阻，形成接触区。衬底半导体材料要与电极接触，同样需要引线孔（CC）；第22页/共60页P管衬底为N阱（N型材料），接电源；衬底连接版图由NSELETC、ACTIVE、CC、METAL1组成第23页/共60页N管衬底为基片（P型材料），接地；衬底连接版图由PSELETC、ACTIVE、CC、METAL1组成第24页/共60页 完整的MOS管版版图必须包含两个部分：a）由源、栅和漏组成的器件；b）衬底连接。源区、沟道区和漏区合称为MOS管的有源区(Active），有源区之外的区域定义为场区（Fox)。有源区和场区之和就是整个芯片表面即基片衬底（SUB）。第25页/共60页衬底连接布局尽可能多的设置衬底连接区第26页/共60页第27页/共60页6、大尺寸器件的设计单个MOS管的尺寸沟道宽度一般小于20微米，且宽长比W/L1MOS管宽长比（W/L）比值大于10：1的器件可称为大尺寸器件。在版图上需要做特殊处理。第28页/共60页大尺寸器件普遍应用于： 缓冲器（buffer）、 运放对管、 系统输出级。第29页/共60页buffer对管第30页/共60页缓冲器中的一级反相器第31页/共60页运放对管第32页/共60页大尺寸器件存在的问题： 寄生电容； 栅极串联电阻 大面积的栅极与衬底之间有氧化层隔绝，形成平板电容第33页/共60页栅电压降低 细长的栅极存在串联电阻，导致栅极两端电压不同第34页/共60页MOS管寄生电容值MOS管栅极串联电阻值第35页/共60页SGD第36页/共60页 设计方法 （1）分段── 大尺寸MOS管分段成若干小尺寸MOS管。(a) MOS管的W/L=200/1(b) 截成4段（W/L=50/1） 第37页/共60页（2）源漏共用── 合并源/漏区，将4个小MO