第5章微电子概论基本IC单元版图设计

1、WLH()HWLR1 2 3 4 5 6 7 8 8010电流LWtop viewcross sectional viewsubstratepolyoxidemetalcontact1002003001020 3040 50W/umR/1002003001020 3040 50W/umR/ideally, R/=constantactually, R/ increases as “W” decreasestop viewcross sectional viewsubstratepolyoxidemetalcontactbodyheadsmall spread regionbig spread

2、regionuncertain regionuncertain region1 2 5 4 3拐角处实际上是多于半方，但采用半方也是相当合理的。 MOSIS is a low-cost prototyping and production volume service for VLSI circuit development. Since 1981, MOSIS has fabricated more than 50,000 circuit designs for commercial firms, government agencies, and research and education

3、al institutions around the world. 表5.1 TSMC的0.35m CMOS的基本特征 表5.2 MOSIS为TSMC 0.35mCMOS工艺定义的全部工艺层表16.2 MOSIS为TSMC0.35m CMOS工艺定义的全部工艺层层名层名层号层号(GDSII)对应的对应的CIF名称名称说明说明Contact25CCC接触孔N_well42CWNN阱Active43CAA有源层P_plus_select44CSPP型扩散N_plus_select45CSNN型扩散Poly46CPG多晶硅Electrode56CEL第二层多晶硅Metal149CMF第一层金属Via

4、50CVA连接第一与第二层金属的接触孔Metal251CMS第二层金属Via261CVS连接第二与第三层金属的接触孔Metal362CMT第三层金属Glass52COG钝化玻璃C=S/4kd 式中式中k为静电力为静电力常量，常量， 介电常数介电常数由两极由两极板之间介质决定。板之间介质决定。bottomtopCareaCperipheryarea capacitance and periphery capacitanceN wellN+gateN well capacitorgateM1diffusion capacitor在电路设计中，有时需要隔断在电路设计中，有时需要隔断DC电压而仅让电压

5、而仅让AC信号进入到下信号进入到下一个电路模块。在这种情况下，一个随其两端电压变化而改一个电路模块。在这种情况下，一个随其两端电压变化而改变电容值的电容器是根本不能使用的。变电容值的电容器是根本不能使用的。 M1M2M3M4叠层金属电容器叠层金属电容器M1M2氮化物介质电容器氮化物介质电容器介质介质(氮化物氮化物)对导线进行特征提取 对导线进行特征提取，根据提取的特征设计补偿电路对导线进行特征提取，根据提取的特征设计补偿电路破坏特征化传输线的性能破坏特征化传输线的性能 螺旋电感M1M2EBCCbipolar -diodePN环形结构环形结构PN结二极管结二极管PN环形结构环形结构PN结二极管结

6、二极管PN衬底二极管衬底二极管NP阱二极管阱二极管PN衬底二极管衬底二极管NP阱二极管阱二极管NP圆形圆形ESD二极管版图二极管版图PPPPNNN梳状梳状ESD二极管版图二极管版图mathematical modelschematicSPECS电路规范电路规范SPICEdevice size现代晶体管电路的一个重要因素是晶体管的开关速度。现代晶体管电路的一个重要因素是晶体管的开关速度。 先制备一长条N型杂质区 在注入N型杂质之前先放置栅 p 来自于实际器件的泄漏电流，来自于实际器件的泄漏电流， p区与区与N可能会形成一定的可能会形成一定的偏压，如导致偏压，如导致P区、区、N区形成区形成PN结正

7、偏，灾难。结正偏，灾难。 p 将衬底接最低的电位，通常是负电源；同时将将衬底接最低的电位，通常是负电源；同时将P型器件的型器件的N型区域接最高电位，通常是正电源。型区域接最高电位，通常是正电源。p 即便阱和衬底接上了正确的电位，阱即便阱和衬底接上了正确的电位，阱/衬底的衬底的PN结仍然存结仍然存在正向偏置的可能，这种现象称为闩锁效应（在正向偏置的可能，这种现象称为闩锁效应（Latch-up ） SDGonoffonoffinput signal of Ginput signal of AASDGIIIIIIIVbig size MOSsplit into four partssimple mo

8、de芯片的面积芯片的面积直接关系到成本，芯片面积越小，成本越低直接关系到成本，芯片面积越小，成本越低 U”形的金属条 M”形的金属条 希望节省更多的面积，可以舍弃一些接触孔并将连线直接跨越器件 XXXXXXXXXXXXN wellwell contact regionXXXsubstratecontactregionV-V+介电材料刻蚀（Dielectric Etch）、多晶硅刻蚀（Poly-silicon Etch）和金属刻蚀（Metal Etch）。 1） NPNNlongitudinal NPN bipolarPPEBClateral NPN bipolarEBCNNP外延生长外延生长- 硅片退火硅片退火构建构建N区域区域-集电集电区区N型型-注入区注入