第三章CMOS集成电路工艺与版图.pptVIP

CMOS工艺与版图;先在硅表面制作一层二氧化硅； 然后通过光刻，在二氧化硅上需要扩散掺入杂质的区域开设窗口； 最后完成掺杂和金属化等工序，完成芯片的制造。;硅片;定义版图;栅极负责施加控制电压;有源区; 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。; 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。;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。;3、图形绘制;英特尔65纳米双核处理器的扫描电镜(SEM)截面图 ;版图图层名称;注意：;MOS器件版图图层 ——PMOS;MOS器件版图图层 ——NMOS;结构图 ;有源区（ACTIVE）;;4、版图设计规则;(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。;(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。;(4)最小延伸 例如，多晶栅极须延伸到有源区外一定长度。;5、阱与衬底连接;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）；;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;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; 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）。;衬底连接布局;;6、大尺寸器件的设计;大尺寸器件普遍应用于： 缓冲器（buffer）、 运放对管、 系统输出级。;buffer;缓冲器中的一级反相器;运放对管;大尺寸器件存在的问题： 寄生电容； 栅极串联电阻; 细长的栅极存在串联电阻，导致栅极两端电压不同;MOS管寄生电容值;G; 设计方法 （1）分段── 大尺寸MOS管分段成若干小尺寸MOS管。;（2）源漏共用── 合并源/漏区，将4个小MOS管并联;(b)左起第二个和第四个MOS管的、和漏互换;(c)将相邻S、D重叠;并联后MOS管宽长比与原大尺寸管宽长比相同； 并联小MOS管个数为N，并联管的宽长比等于原大尺寸管宽长比的1/N； 栅极串联电阻为原大尺寸管寄生电容的1/N ;源漏共用只能在两个同类型MOS管中连接相同节点的端口之间实现； 源漏共用可以在两个有相同节点的同类型MOS管（如与非门的两个P管）之间实现;7、器件连接;G;为节省面积，可以适当考虑减少引线孔，使金属线跨越器件；并尽量将器件设置成矩形;8、MOS管阵列的版图实现 (1) MOS管的串联。 N1的源、漏区为X和Y，N0的源、漏区为Y和Z。利用源漏共用，得到两个MOS管串联连接的版图。 ; 任意个MOS管串联。 例如3个MOS管串联的版图。 ;（2）MOS管并联(并联是指它们的源和源连接，漏和漏连接，各自的栅还是独立的。);栅极竖直方向排列; 三个或三个以上MOS管并联。 类似大尺寸MOS管的拆分连接;（3）MOS管的复联 复联是同时存在MOS管串联和并联的情况。 ;棒状图设计 ： 为了方便地从电路中得到最有效的源漏共用版图，可以使用“棒状图设计”，在绘制版图之前先制作结构草图。 可以很好的解决器件布局问题; “混合棒状图”法： 矩形代表有源区(宽度不限)； 实线代表金属； 虚线代表多晶硅； “×”代表引线孔。其它层次不画, 通常靠近电源vdd的是P管，靠近地线gnd的是N管。;反相器棒状图;电路图-棒状图-版图;a;;;;练习