MEMS 實(shí)驗(yàn) 使用L-Edit畫PMOS布局圖.doc

XXXXXXXX大學(xué)（MEMS）實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱 使用 L-Edit 畫PMOS 布局圖 實(shí)驗(yàn)時(shí)間 年 月 日專 業(yè) 姓 名 學(xué) 號(hào) 預(yù) 習(xí) 操 作 座 位 號(hào) 教師簽名 總 評(píng) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、熟悉版圖設(shè)計(jì)工具L-Edit的使用方法，并且能正確的使用這些工具；2、掌握版圖設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)規(guī)則；3、能運(yùn)用L-Edit 實(shí)現(xiàn)器件的布局圖，以PMOS與NMOS設(shè)計(jì)為例；二、基本原理：1、CMOS器件的制作工藝2、PMOS器件和NMOS器件的版圖實(shí)驗(yàn)原理截圖：（1）PMO版圖設(shè)計(jì)原理圖：（2）CMOS版圖設(shè)計(jì)原理圖：3、設(shè)計(jì)版圖時(shí)的注意事項(xiàng)：（1）L-Edit編輯環(huán)境是預(yù)設(shè)在P型基板上，故在P型基板上制作PMOS的第一步是需要做出N Well區(qū)，即需設(shè)定N阱區(qū)；然而對(duì)于NMOS則不需要N Well群區(qū)。此外在設(shè)計(jì)版圖時(shí)，需要將圖繪制在原點(diǎn)之上，否則不利用版圖截面的觀察。（2）改變圖形大小的方法：“alt+鼠標(biāo)拖動(dòng)邊框”；移動(dòng)圖形的方法“alt+鼠標(biāo)拖動(dòng)圖形”；（3）繪制各圖層之前需先通過Tools-DRC Setup查看對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)則，從而選擇確定圖層的大小；繪制完一個(gè)圖層都需DRC 進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查；（4）各圖層繪制無先后順序的規(guī)定；（5）繪圖時(shí)可適當(dāng)使用“尺子”功能,以確保版圖設(shè)計(jì)的對(duì)稱性；清除圖中的“尺寸”使用“View-Objects-Rules”或者選中后刪除。（6）對(duì)版圖設(shè)計(jì)時(shí)，要注意時(shí)刻遵循設(shè)計(jì)規(guī)則，否則會(huì)出錯(cuò)誤。（7）對(duì)版圖進(jìn)行截面觀察時(shí)，應(yīng)注意選擇好文件的路徑，并且要設(shè)置好適當(dāng)?shù)慕缇€位置。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：（1）打開 L-Edit 程序。（2）另存新文件：選擇 File-Save As命令，打開“另存為”對(duì)話框，在“保存在”下拉列表框中選擇存儲(chǔ)目錄，在“文件名”文本框中輸入新文件名稱，例如：exp3。 （3）取代設(shè)定：選擇File-Replace Setup命令，單擊出現(xiàn)的對(duì)話框的From file 下拉列表右側(cè)的 Browser按鈕，擇:LEdit83SamplesSPRexample1lights.tdb文件，再單擊 OK 按鈕，就可將 lights.tdb 文件的設(shè)定選擇性應(yīng)用在目前編輯的文件，包括格點(diǎn)設(shè)定、圖層設(shè)定等。 （4）編輯組件：L-Edit編輯方式是以組件(Cell)為單位而不是以文件(File)為單位的，每一個(gè)文件可有多個(gè)Cell，而每一個(gè)Cell可表示一種電路布局圖或說明，每次打開新文件時(shí)自動(dòng)打開一個(gè)Cell并將之命名為Cell0，其中，編輯畫面中的十字為坐標(biāo)原點(diǎn)。（5）設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)定：選擇Setup命令，打開Design對(duì)話框。在Technology選項(xiàng)卡中設(shè)定1個(gè)Lambda為1000個(gè)Internal Unit,也設(shè)定1個(gè)Lambda等于1個(gè)Micron；選擇Grid選項(xiàng)卡，其中包括使用格點(diǎn)顯示設(shè)定、鼠標(biāo)停格設(shè)定與坐標(biāo)單位設(shè)定，在Grid display選項(xiàng)組中設(shè)定 1個(gè)顯示的格點(diǎn)(Displayed grid)等于 1個(gè)坐標(biāo)單位(Locator unit),在Suppress grid less than文本框中設(shè)定當(dāng)格點(diǎn)距離小于8個(gè)像素(pixels)時(shí)不顯示；在Cursor type選項(xiàng)中設(shè)定鼠標(biāo)光標(biāo)顯示為Smooth 類型，在Mouse snap grid文本框中設(shè)定鼠標(biāo)鎖定的格點(diǎn)為0.5個(gè)坐標(biāo)單位(Locator Unit)，在One Locator Unit文本框中設(shè)定1個(gè)坐標(biāo)單位為1000個(gè)內(nèi)部單位(Internal Units)。設(shè)定結(jié)果為1個(gè)格點(diǎn)距離等于1個(gè)坐標(biāo)單位也等于1個(gè)Micron。（6）選取圖層：在畫面左邊有一個(gè)Layers面板，其中有一個(gè)下拉列表，可選取要繪制的圖層，例如，Poly，則 Layers 面板會(huì)選取代表 Poly 圖層的紅色。在 L-Edit 中的 Poly 圖層代表制作集成電路中多晶硅(Poly Silicon)所需要的光罩圖樣。繪制 PMOS 布局圖會(huì)用到的圖層包括N Well 圖層、Active圖層、N Select圖層、P Select圖層、Poly圖層、Metal1圖層、Metal 2圖層、Active Contact圖層、Via圖層。 （7）繪制N Well圖層：L-Edit編輯環(huán)境是預(yù)設(shè)在P型基板上，故不需要定義出 P型基板范圍。在P型基板上制作PMOS的第一步流程要先做出N Well區(qū)，即需要設(shè)計(jì)光罩以限定N Well的區(qū)域。繪制N Well布局圖必須先了解是使用哪種流程的設(shè)計(jì)規(guī)則，本設(shè)計(jì)使用MOSIS/ORBIT 2.0U的設(shè)計(jì)規(guī)則。觀看N Well繪制要遵守的設(shè)計(jì)規(guī)則可選擇Tools-DRC Setup命令，打開Setup Design Rules對(duì)話框(或單擊按鈕)，再?gòu)钠渲械腞ules list列表框選擇1.1Well Minimum Width選項(xiàng)，可知N Well的最小寬度有10個(gè)Lambda的要求。選取Layers面板下拉列表中的 N Well選項(xiàng)，再?gòu)腄rawing工具欄中選擇工具，在Cell0編輯窗口畫出占據(jù)橫向24 格縱向15格的方形N Well。（9）繪制Active圖層：設(shè)計(jì)了N Well的布局區(qū)域之后，接著設(shè)計(jì)主動(dòng)區(qū)(Active)圖層圖樣，Active圖層在流程上的意義是定義PMOS或NMOS的范圍，Active以外的地方是厚氧化層區(qū)(或稱為場(chǎng)氧化層)，故需要設(shè)計(jì)光罩以限定Active的區(qū)域，但要注意PMOS的Active圖層要繪制在N Well圖層之內(nèi)。同樣，繪制Active圖層必須先了解是使用何種流程的設(shè)計(jì)規(guī)則，通過Tools-DRC Setup命令，打開Setup Design Rules對(duì)話框(或單擊按鈕)，再?gòu)腞uleslist列表框中選擇2.1 Active Minimum Width選項(xiàng)，可知Active的最小寬度有3個(gè)Lambda的要求。選取Layers面板中下拉列表中的Active選項(xiàng)，再?gòu)腄rawing工具欄中選擇工具，在Cell0編輯窗口中畫出占據(jù)橫向10格縱向5格的方Active于N Well圖層中。 （10）截面觀察。（11）設(shè)計(jì)規(guī)則檢查：由于繪制的圖樣是要制作集成電路的光罩圖樣，必須配合設(shè)計(jì)規(guī)則繪制圖層，才能確保流程時(shí)的效率。選擇 Tools-DRC 命令，打開 Design Rule Check 對(duì)話框，選中 Write errors to file 復(fù)選框?qū)㈠e(cuò)誤項(xiàng)目紀(jì)錄至 Cell0.drc文件或自行取文件名，若單擊“確定”按鈕，則進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查的結(jié)果發(fā)現(xiàn)有一個(gè)錯(cuò)誤，單擊“確定”按鈕后，可選擇 Tools-Clear Error Layer 命令清除錯(cuò)誤符號(hào)，或單擊按鈕清除。 利用 L-Edit 中的 File-Open 命令打開錯(cuò)誤紀(jì)錄文件 Cell0.drc，打開 Cell0.drc 的內(nèi)容如下圖所示，有一個(gè)錯(cuò)誤，系統(tǒng)顯示是違背了設(shè)計(jì)規(guī)則 4.6，并標(biāo)出發(fā)生錯(cuò)誤的坐標(biāo)范圍。先回到 Exl0.tdb 文件觀看本范例設(shè)計(jì)規(guī)則的 4.6 規(guī)則是什么，選擇 Tools-DRC Setup命令， 打開 Setup Design Rules對(duì)話框(或單擊按鈕)， 從其中的 Rules list 列表框中選擇 4.6 Not Existing 選項(xiàng)，可以觀看該條設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)定。4.6 規(guī)則是說Active 圖層必須要與 P Select 圖層或N Select 重疊，而不能單獨(dú)存在，否則設(shè)計(jì)規(guī)則檢查會(huì)有錯(cuò)誤。 （12） 繪制 P Select圖層：設(shè)計(jì)了 Active 的布局區(qū)域之后，并需加上 P Select或 N Select圖層與 Active 圖層重疊。在 PMOS 中需要布置的是 P型雜質(zhì)，P Select 圖層在流程上的意義是定義要布置 P 型雜質(zhì)的范圍，故需要設(shè)計(jì)光罩以限定 P 型雜質(zhì)的區(qū)域。但要注意 P elect 區(qū)域要包住 Active圖層，否則設(shè)計(jì)規(guī)則檢查會(huì)有錯(cuò)誤。同樣，繪制 P Select 圖層必須先了解是使用哪種流程的設(shè)計(jì)規(guī)則。要觀看 P Select 圖層繪制要遵守的設(shè)計(jì)規(guī)則可選擇Tools-DRC Setup 命令，打開 Setup Design Rules對(duì)話框(或單擊按鈕)，再?gòu)?Rules list列表框中選擇 4.2b/2.5 Active to P-Select Edge Active Minimum Width選項(xiàng)。 從 4.2b 規(guī)則內(nèi)容可知，若 Active 完全在 P Select 內(nèi)，則 Active 的邊界要與 P Select的界至少要有兩個(gè) Lambda 的距離，這是環(huán)繞(Surround)規(guī)則。選取 Layers 面板中下拉列表中的 P Select 選項(xiàng)，使工具被選取，再?gòu)?Drawing 工具欄中選擇工具，于 Cell0 編輯窗口中畫出占據(jù)橫向 18 格，縱向 9 格的方形于 N Well 圖層中。 另外，要注意的是 Active 與 P Select交集處被定義為 pdiff層，pdiff與 N Well 也一個(gè)環(huán)繞規(guī)則需要注意，設(shè)計(jì)規(guī)則 2.3a Source/Drain Active to Well Edge，此 規(guī)則說明規(guī)定在 N Well范圍內(nèi)，pdiff的邊界與 N Well 的邊界至少要距離 5 個(gè) Lambda，這是一個(gè)環(huán)繞(Surround)規(guī)則，pdiff層的定義可以用選擇 SetupLayer 命令來觀看。 （13） 繪制 Poly圖層：接下來繪制 Poly圖層，Poly圖層在流程上的意義是定義生長(zhǎng)多晶硅(Poly Silicon)，需要設(shè)計(jì)光罩以限定多晶硅區(qū)域。同樣，繪制 Poly 圖層必須先了解是使用哪種流程的設(shè)計(jì)規(guī)則。 要觀看 Poly圖層繪制要遵守的設(shè)計(jì)規(guī)則可選擇 ToolsDRC命令，打開 Design Rule Check 對(duì)話框， 單擊其中的 Setup按鈕打開 Setup Design Rules對(duì)話框(或單擊按鈕)，再?gòu)钠渲械?Rules list 列表框中選擇 3.1 Poly Minimum Width 選項(xiàng)，從 3.1 規(guī)則內(nèi)容可知，Poly 的最小寬度有兩個(gè) Lambda 的要求。 選取 Layers 面板中下拉列表中的 Poly 選項(xiàng)，使工具被選取，再?gòu)?Drawing 工具欄中選擇工具，在 Cell0 編輯窗口畫出占據(jù)橫向 2 格，縱向 7 格的方形于 N Well 圖層中。（14） 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查：由于繪制的圖樣是要制作集成電路的光罩圖樣，必須配合設(shè)計(jì)規(guī)則繪制圖層，才能確保流程時(shí)的效率。選擇 ToolsDRC 命令，打開 Design Rule Check對(duì)話框，選中 Write errors to file 復(fù)選框?qū)㈠e(cuò)誤項(xiàng)目紀(jì)錄到 Cell0.drc文件或自行取文件名，若單擊“確定”按鈕，則進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查的結(jié)果發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)錯(cuò)誤，單擊“確定”按鈕后，可選擇 ToolsClear Error Layer 命令清除錯(cuò)誤符號(hào)，或利用按鈕清除。 （15） 檢查錯(cuò)誤：利用 L-Edit 中的 FileOpen 命令打開錯(cuò)誤紀(jì)錄文件 Cell0.drc。打開Cell0.drc 的內(nèi)容，其中有兩個(gè)錯(cuò)誤，系統(tǒng)顯示都是違背了設(shè)計(jì)規(guī)則 3.3，并標(biāo)出發(fā)生錯(cuò)誤的坐標(biāo)范圍。 回到 Exl0.tdb 文件觀看本范例設(shè)計(jì)規(guī)則的 3.3 規(guī)則是什么，選擇 ToolsDRC Setup命令，打開 Setup Design Rules 對(duì)話框(或單擊按鈕)，再?gòu)?Rules list 列表框中選擇3.3GateExtension out of Active 選項(xiàng)，可以觀看該條設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)定。從 3.3 延伸(Extension)規(guī)則可看出，Poly 圖層必須延伸出 Active 區(qū)域有最小兩個(gè) Lambda 的限制，而本范例在第一個(gè)圖所繪制的 Poly 延伸出 Active 區(qū)域只有 1 個(gè)格點(diǎn)，也就是延伸只有 1 個(gè) Lambda，故違反了設(shè)計(jì)規(guī)則。故將所繪制的 Poly 圖層延伸出 Active 區(qū)域?yàn)閮蓚€(gè)格點(diǎn)即可。 （16） 修改對(duì)象：將所繪制的 Poly 圖層改為延伸出 Active 區(qū)域?yàn)閮蓚€(gè)格點(diǎn)的方式，可以利用 Alt 鍵加鼠標(biāo)拖曳的方式來修改對(duì)象大小，也可選擇 EditEdit Object(s)，打開 Edit object(s)對(duì)話框，可在其中的 Show box coordinates using 下拉列表框中選擇 Comers 選項(xiàng)進(jìn)行修改。修改后再進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查即無錯(cuò)誤。 （17） 截面觀察：它是模擬在基板上根據(jù)布局圖制作出的結(jié)果。（18） 繪制 Active Contact 圖層：PMOS 的源極區(qū)與漏極區(qū)各要接上電極，才能在其上加入偏壓，各組件之間的信號(hào)傳遞，也需要靠金屬線連接。在金屬層制作之前，組件會(huì)被沉積上一層絕緣層(氧化層)，為了讓金屬能接觸至擴(kuò)散區(qū)(源極與漏極)，必須在此絕緣層上蝕刻出一個(gè)接觸孔，此接觸孔是為了能使金屬層能與擴(kuò)散區(qū)接觸。要觀看 Active Contact 圖層繪制所要遵守的設(shè)計(jì)規(guī)則，可選擇 ToolsDRC Setup 命令，打開 Setup Design Rules 對(duì)話框(或單擊按鈕)，再?gòu)钠渲械?Rules list 列表框中選擇 6.1A Active Contact Exact Size 選項(xiàng)。 從 6.1A 規(guī)則的內(nèi)容可知，Active Contact 圖層有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)寬度的限制，其寬度限定為兩個(gè) Lambda 的大小，這是標(biāo)準(zhǔn)寬度(Exact Width)規(guī)則。選擇 Layers 面板中下拉列表中的Active Contact 選項(xiàng)，使按鈕被選擇，再?gòu)?Drawing 工具欄中選擇工具，在 Cell0 編輯窗口的 Active 圖層中畫出占據(jù)橫向兩格、縱向兩格的方形，左右兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)各畫一個(gè) Active Contact。 要注意 Active Contact 圖層與 Active圖層之間還有一個(gè)環(huán)繞規(guī)則要遵守。從 6.2A環(huán)繞(Surround)規(guī)則可看出，Active Contact 圖層邊界與 field active 圖層邊界必須至少有 1.5 個(gè)Lambda 的限制，其中 field active 圖層是 Poly區(qū)以外的主動(dòng)區(qū)部分。Active Contact 與 field active 之間的環(huán)繞距離分別為 1.5 個(gè) Lambda(上下)與兩個(gè) Lambda(左右)，將 active 修改為橫向 14 格、縱向 5 格。 （19） 截面觀察。 （20） 繪制Metal1圖層： 查看Metal1圖層繪制要遵守的設(shè)計(jì)規(guī)則， 選擇ToolsDRC Setup命令，單擊打開 Setup Design Rules 對(duì)話框(或單擊按鈕)，從其中的 Rules list 列表框中選擇 7.1Metal1 Minimum Width 選項(xiàng)，從中可以看到 Metal1有最小寬度的限制，其寬度限定最小為 3 個(gè)Lambda，這是最小寬度 (Minimum Width)規(guī)則。選取 Layers 面板下拉菜單中的 Metal1選項(xiàng)，使工具被選取，再?gòu)?Drawing 工具欄中選擇工具，在 Cell0 編輯窗口的Active Contact 周圍畫出占據(jù)橫向 3格、 縱向 3 格的方形， 左右兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)各畫一個(gè) Metal1區(qū)塊。（21） 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查：由于繪制的圖樣是要制作集成電路的光罩圖樣，必須配合設(shè)計(jì)規(guī)則繪制圖層，才能確保流程時(shí)的效率。進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查的結(jié)果發(fā)現(xiàn)有 24 個(gè)錯(cuò)誤?；氐?Exl0.tdb 文件觀看本范例設(shè)計(jì)規(guī)則的 7.4 規(guī)則是什么，選擇 ToolsDRC Setup 命令，打開 Setup Design Rules 對(duì)話框(或單擊按鈕)，再?gòu)钠渲械?Rules list 列表框中選擇、7.4Metall Overlap of Active Contact選項(xiàng)來觀看該條設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)定。從 7.4 環(huán)繞(Surround)規(guī)則可看出， Active Contact 圖層邊界與Metal1 圖層邊界必須至少有1 個(gè)Lambda 的限制，而之前的 Active Contact