物理设计的基本要素.pdf

第第5章 物理设计的基本要素 章 物理设计的基本要素 本章内容本章内容 基本结构的版图基本结构的版图 闩锁现象闩锁现象 Latch up 与防止措施与防止措施 逻辑门的物理设计逻辑门的物理设计 基本概念基本概念 DRC Design Rule Check 设计规则检查设计规则检查 ERC Electrical Rule Check 电气规则检查电气规则检查 LVS Layout versus Schematic 版图与电路图对照版图与电路图对照 基本结构的版图基本结构的版图 各层可按任何次序画各层可按任何次序画 阱阱 在在n阱中制造阱中制造pFET 用于制造用于制造pFET的的n阱接阱接VDD 不低于不低于S端 电位即可 端 电位即可 有源区有源区 器件建立在有源区上 除去器件建立在有源区上 除去FOX 场氧 用于器件电隔离 的区域是有源区 场氧 用于器件电隔离 的区域是有源区 掺杂硅区掺杂硅区 称为称为ndiff和和pdiff 即 即n 和和p 过去工艺采用 扩散技术 存在垂直边缘扩散问题 现代技 术是离子注入 过去工艺采用 扩散技术 存在垂直边缘扩散问题 现代技 术是离子注入 区域 区域 n nselect掩模掩模 active掩模掩模 Not Poly 形成形成p型有源区是由型有源区是由pSelect掩模定义的离子 注入实现的 掩模定义的离子 注入实现的 p pSelect Active nWell Not Poly MOSFET 多晶多晶POLY跨越跨越n 或或p 时 形成时 形成MOSFET POLY在离子注入前淀积 阻止掺杂剂离子注入到硅中 有自对准作用 在离子注入前淀积 阻止掺杂剂离子注入到硅中 有自对准作用 电路提取 电路提取 nFET nSelect Active Poly pFET pSelect Active Poly nWell pFET掩模组掩模组 设计值与有效值设计值与有效值 有效沟长有效沟长Leff L 2L0 L L 有效沟宽 有效沟宽Weff W W L0是由于退火引起的横向扩散 是由于退火引起的横向扩散 W是由长场氧引起 是由长场氧引起 有源区接触有源区接触contact 只有只有Metal1能够连接能够连接n 和和p contact尺寸固定 由工艺决定 尺寸固定 由工艺决定 金属层金属层1 Metal1用于连接衬底 阱 用于连接衬底 阱 n p POLY Metal2 通孔通孔via和多层金属和多层金属 0 25umCMOS 层与层之间有寄 生电容 层与层之间有寄 生电容 金属之间连接孔 称为 金属之间连接孔 称为via 金属同其它物质 连接称为 金属同其它物质 连接称为 contact 闩锁现象闩锁现象 Latch up 与防止措施与防止措施 当当VDD较高时 闩锁现象可能发生在用体硅较高时 闩锁现象可能发生在用体硅CMOS工艺生产的 电路中 只有一种阱 工艺生产的 电路中 只有一种阱 nFET制作在衬底上 特征尺寸制作在衬底上 特征尺寸 0 35um老工艺 老工艺 处在闩锁状态时 会从电源吸取很大电流 并对激励产生不正 确响应 可能损坏芯片 处在闩锁状态时 会从电源吸取很大电流 并对激励产生不正 确响应 可能损坏芯片 闩锁现象实际上是闩锁现象实际上是VDD和地之间产生了和地之间产生了4层的层的 pnpn双向可控硅结构 双向可控硅结构 防止闩锁措施 防止闩锁措施 1 放置 放置pFET的的n阱与阱与VDD良好接触 良好接触 nFET附近 的衬底与地良好接触 使体电阻减小 附近 的衬底与地良好接触 使体电阻减小 2 采用不直接在衬底上制造管子的非体硅 采用不直接在衬底上制造管子的非体硅CMOS 工艺 如工艺 如SOI不形成不形成pnpn 双阱工艺能大大降低闩锁 可能性 双阱工艺能大大降低闩锁 可能性 版图版图 铺瓦铺瓦 技巧 交替倒置逻辑单元技巧 交替倒置逻辑单元 铺瓦铺瓦 技巧 交替倒置逻辑单元 续 技巧 交替倒置逻辑单元 续 FET的尺寸确定 例如设计反相器 使 的尺寸确定 例如设计反相器 使pFET和和nFET 具有相同的导通 电阻 则 具有相同的导通 电阻 则 大宽长比管子的 版图画法 采用 平行连接 大宽长比管子的 版图画法 采用 平行连接FET mW L np n