第四章IC版圖設(shè)計(jì)ppt課件.ppt

《第四章IC版圖設(shè)計(jì)ppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第四章IC版圖設(shè)計(jì)§4.1版圖概述§4.2版圖幾何設(shè)計(jì)規(guī)則§4.3電學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)則§4.4晶體管的版圖設(shè)計(jì)版圖定義版圖(Layout)是集成電路設(shè)計(jì)者將設(shè)計(jì)并模擬、優(yōu)化后的電路轉(zhuǎn)化成的一系列幾何圖形，它包含了集成電路尺寸大小、各層拓?fù)涠x等器件相關(guān)的物理信息。版圖的作用集成電路制造廠家根據(jù)版圖提供的信息來(lái)制造掩膜(Mask)。所以，版圖是從設(shè)計(jì)走向制造的橋梁。掩膜的作用掩模是用來(lái)制造集成電路的。掩膜上的圖形決定著芯片上器件或連接物理層的尺寸。因此版圖上的幾何圖形尺寸與芯片上物理層的尺寸直接相關(guān)。4.1版圖概述設(shè)計(jì)規(guī)則(designrule)由于器件的物理特性和工藝的限制，芯片上物

2、理層的尺寸和版圖的設(shè)計(jì)必須遵守特定的規(guī)則。這些規(guī)則是各集成電路制造廠家根據(jù)本身的工藝特點(diǎn)和技術(shù)水平而制定的。因此不同的工藝，就有不同的設(shè)計(jì)規(guī)則。設(shè)計(jì)規(guī)則是版圖設(shè)計(jì)和工藝之間的接口。廠家提供的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)計(jì)者只能根據(jù)廠家提供的設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)。嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)則可以極大地避免由于短路、斷路造成的電路失效和容差以及寄生效應(yīng)引起的性能劣化。版圖幾何設(shè)計(jì)規(guī)則可看作是對(duì)光刻掩模版制備要求。這些規(guī)則在生產(chǎn)階段中為電路的設(shè)計(jì)師和工藝工程師提供了一種必要的信息聯(lián)系。設(shè)計(jì)規(guī)則與性能和成品率之間的關(guān)系：一般來(lái)講，設(shè)計(jì)規(guī)則反映了性能和成品率之間可能的最好的折衷。規(guī)則越保守，能工作的電路就越多(即成

3、品率越高)。規(guī)則越富有進(jìn)取性，則電路性能改進(jìn)的可能性也越大，這種改進(jìn)可能是以犧牲成品率為代價(jià)的。3.2版圖幾何設(shè)計(jì)規(guī)則從設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)規(guī)則可以分為三部分：(1)決定幾何特征和圖形的幾何尺寸的規(guī)定作用：保證各個(gè)圖形彼此之間具有正確的關(guān)系。每層掩膜上的各個(gè)圖形部件應(yīng)該相切，或者應(yīng)該保持互相分開(kāi)；不同掩膜上的各個(gè)圖形部件應(yīng)該套合，或者應(yīng)該保持互相分開(kāi)。(2)確定掩膜制備和芯片制造中都需要的一組基本圖形部件的強(qiáng)制性要求。典型的圖形部件可能包括制造中所用的各塊掩膜精確套準(zhǔn)所需的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志，把各個(gè)電路從硅片切下來(lái)的劃片間距以及供壓焊封裝用的壓焊點(diǎn)尺寸。以上兩點(diǎn)要求均反映在版圖的幾何設(shè)

4、計(jì)規(guī)則文件中。(3)定義設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時(shí)所用的電參數(shù)的范圍。通常，這些電參數(shù)中包括晶體管增益、開(kāi)啟電壓、電容和電阻的數(shù)值，均反映在版圖的電學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)則文件中。常用的有兩種方法可以用來(lái)描述設(shè)計(jì)規(guī)則：微米(micron)規(guī)則：以微米為分辨單位；λ(lambda)規(guī)則：以特征尺寸為基準(zhǔn)。通常以特征尺寸的一半為單位。如：特征尺寸L為1um時(shí)，λ為0.5um。設(shè)計(jì)規(guī)則具體內(nèi)容主要包括各層的最小寬度、層與層之間的最小間距和最小交疊等。最小寬度指封閉幾何圖形的內(nèi)邊之間的距離，如下圖所示最小寬度(minWidth)在利用DRC(設(shè)計(jì)規(guī)則檢查)對(duì)版圖進(jìn)行幾何規(guī)則檢查時(shí)，對(duì)于寬度低于規(guī)則中指定的最小

5、寬度的幾何圖形，計(jì)算機(jī)將給出錯(cuò)誤提示。寬度定義間距指各幾何圖形外邊界之間的距離，如下圖所示最小間距(minSep)間距的定義交迭有兩種形式：a)一幾何圖形內(nèi)邊界到另一圖形的內(nèi)邊界長(zhǎng)度(overlap)，如下圖(a)所示最小交疊(minOverlap)交疊的定義b)一幾何圖形外邊界到另一圖形的內(nèi)邊界長(zhǎng)度(extension)，如下圖(b)所示層次人們把設(shè)計(jì)過(guò)程抽象成若干易于處理的概念性版圖層次，這些層次代表線路轉(zhuǎn)換成硅芯片時(shí)所必需的掩模圖形。下面以某種N阱的硅柵工藝為例分別介紹層次的概念。層次表示含義標(biāo)示圖NWELLN阱層LocosN+或P+有源區(qū)層Poly多晶硅層Contac

6、t接觸孔層Metal金屬層Pad焊盤鈍化層NWELL硅柵的層次標(biāo)示NWELL層相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則編號(hào)描述尺寸(um)目的與作用1.1N阱最小寬度10.0保證光刻精度和器件尺寸1.2N阱最小間距10.0防止不同電位阱間干擾1.3N阱內(nèi)N阱覆蓋P+2.0保證N阱四周的場(chǎng)注N區(qū)環(huán)的尺寸1.4N阱外N阱到N+距離8.0減少閂鎖效應(yīng)N阱設(shè)計(jì)規(guī)則示意圖P+、N+有源區(qū)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則列表編號(hào)描述尺寸目的與作用2.1P+、N+有源區(qū)寬度3.5保證器件尺寸，減少窄溝道效應(yīng)2.2P+、N+有源區(qū)間距3.5減少寄生效應(yīng)P+、N+有源區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)則示意圖Poly相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則列表編號(hào)描述尺寸目的與作用3.1

7、多晶硅最小寬度3.0保證多晶硅線的必要電導(dǎo)3.2多晶硅間距2.0防止多晶硅聯(lián)條3.3與有源區(qū)最小外間距1.0保證溝道區(qū)尺寸3.4多晶硅伸出有源區(qū)1.5保證柵長(zhǎng)及源、漏區(qū)的截?cái)?.5與有源區(qū)最小內(nèi)間距3.0保證電流在整個(gè)柵寬范圍內(nèi)均勻流動(dòng)Poly相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)則示意圖Contact相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則列表編號(hào)描述尺寸目的與作用4.1接觸孔大小2.0×2.0保證與布線的良好接觸4.2接觸孔間距2.0保證良好接觸4.3多晶硅覆蓋孔1.0防止漏電和短路4.4有源區(qū)覆蓋孔1.5防止PN結(jié)漏電和短路4.5有源區(qū)孔到柵距離1.