集成电路版图设计技巧

1、集成电路版图基础,光电工程学院王智鹏,一、版图设计原则,图形对称 将模块设计为矩形 模块内电流流向相同 模块内多晶硅栅相互平行 金属布线尽量不跨越器件,MOS管中心对称布局,集成电路版图基本布局规则是PMOS管在上、NMOS管在下，夹在一条电源线和一条地线之间，构成一行。 每一模块中除电源和地线外的左右两侧分别作为输入和输出信号线的布线位置。 各行依次并列排开，实现电源线与地线的共用。,布局：,纵向与横向布局,纵向布局，多晶硅栅与电源、地线垂直,横向布局，多晶硅栅与电源、地线平行,为减小寄生效应，相邻结构层中的布线应尽量避免重叠，更不能平行排布。如定义布局之初MOS管的栅极方向为纵向，则与之紧

2、邻的第一层金属布线（一铝）应采用横向排布。同理，一铝之上紧邻的二铝应采用纵向排布。 另外，一铝布线应该尽量在器件周边绕行，避免跨越器件。,布线：,错误布线 正确布线,一般情况下，衬底接触和有源区接触布线需要在整个接触区域内，保持一定间距，连续制作一排引线孔； 模拟电路部分多晶硅栅引线处，制作两个通孔；数字电路部分由于面积限制，多晶硅栅引线处制作一个引线孔； 相邻金属层之间，如果面积允许，至少制作两个接触孔。,引线孔、通孔：,过桥：布线过程中，如果金属线相互阻挡无法通过，可以使用下层多晶硅作为导线，称为“过桥”。过桥多晶硅电阻要小，且不能对大电流、大电压线路使用过桥。 电源、地线：注意电流通过能

3、力，根据工艺要求与模块内器件数量设置足够的线宽。 栅极连接：模拟电路器件之间（即使相距很近）的栅极尽量使用金属连接，而不要用多晶硅。降低后期修改成本。,二、设计技巧,三、沟道隔离环,沟道隔离环是制作在衬底上或阱内的重掺杂区，能提高场开启电压，防止衬底反型形成寄生MOS管。 P管的隔离环是N-衬底上的N+环； N管的隔离环是P-阱内的P+环 将各管的衬底接触区域延长，并使之包围整个模块即形成隔离环,P管的隔离环是N-衬底上的N+环 N管的隔离环是P-阱内的P+环,1. 隔离环及其作用,1) 寄生MOS管 当金属线通过场氧化层时,金属线和场氧化层及下面的硅衬底形成一个MOS管。如果金属线的电压足够

4、高,会使场区的硅表面反型,在场区形成导电沟道,这就是场反型或场开启。寄生MOS管接通不该连通的两个区域，破坏电路的正常工作。,(b)场反型形成场区寄生MOS管,寄生MOS管示意图,(a)金属导线跨过两个扩散区,影响场开启电压的因素： 场氧化层厚度场氧化层越厚，场开启电压就越高。 衬底掺杂浓度衬底浓度越高，场开启电压也越高。 要求场开启电压足够高，至少应大于电路的电源电压，使每个MOS管之间具有良好的隔离特性 版图设计中增加沟道隔离环提高场开启电压。,2)场开启电压,部分设计规则,多晶硅延伸有源区最小：0.3um 引线孔、通孔尺寸：33um 引线孔、通孔最小间距：0.45um 有源区、多晶硅、一铝、二铝覆盖引线孔、通孔最小：0.15um 多晶硅最小宽度： 0.3um 一铝、二铝最小宽度： 0.45um 多晶硅、一铝、二铝最小间距： 0.45um,有源区最小间距：0.45