集成電路設(shè)計（第4版） 課件 8-3 版圖圖元

1第8章

集成電路版圖設(shè)計與工具2第8章

集成電路版圖設(shè)計與工具

8.1 工藝流程的定義8.2版圖幾何設(shè)計規(guī)則8.3

版圖圖元8.4版圖設(shè)計準則8.5電學(xué)設(shè)計規(guī)則與布線8.6 基于Cadence平臺的全定制IC設(shè)計8.7 芯片的版圖布局8.8 版圖設(shè)計的注意事項3CMOS集成電路中的元件8.3.1MOS晶體管8.3.2集成電阻8.3.3集成電容8.3.4寄生二極管與三極管8.3.5連線與互連4MOS晶體管NMOS晶體管的版圖和結(jié)構(gòu)DSBGNMOS晶體管符號NMOS晶體管剖面圖NMOS晶體管版圖N管源漏區(qū)N＋N＋N＋P＋FOXDGSBLWDGSB5MOS晶體管PMOS晶體管的版圖和結(jié)構(gòu)DSBGPMOS晶體管符號PMOS晶體管剖面圖PMOS晶體管版圖P-substrateN-阱P管源漏區(qū)P＋P＋N-阱FOXN＋DGSBLWDGSB6MOS晶體管?MOS晶體管的隔離

在集成電路中,兩個無關(guān)的晶體管都是用場氧隔離的將MOS1和MOS2隔離開VddGndoutinP-substrateN-NP＋P＋N＋N＋N-阱P＋FOX剖面圖N＋MOS1MOS2BSGDDSBG7MOS晶體管?MOS晶體管的串聯(lián)和并聯(lián)*串聯(lián)和并聯(lián)的物理實現(xiàn)P1P2N1N2P1和P2并聯(lián)，N1和N2串聯(lián)P1P2N2N18CMOS集成電路中的元件8.3.1MOS晶體管8.3.2集成電阻8.3.3集成電容8.3.4寄生二極管與三極管8.3.5連線與互連9集成電阻

高阻

多晶硅?多晶硅電阻P型襯底

場氧

多晶硅*多晶硅電阻做在場區(qū)上.

其方塊電阻較大,因此可以作為電阻。如在作電阻的多晶硅處注入雜質(zhì),使其方塊電阻變大,可制作阻值很大的電阻。R=R□poly-Si?L/W*典型值：R□poly-Si=0.5k10集成電阻?NWELL電阻P型襯底

場氧N+N+N阱*因為阱是低摻雜的,方塊電阻較大,因此大阻值的電阻亦可以用阱來做R=R□well?L/W*典型值：R□well=0.85kN阱

金屬N+implantactive11CMOS集成電路中的元件8.3.1MOS晶體管8.3.2集成電阻8.3.3集成電容8.3.4寄生二極管與三極管8.3.5連線與互連12集成電容?多晶硅-擴散區(qū)電容*電容作在擴散區(qū)上,它的上極板是第一層多晶硅，下極板是擴散區(qū)，中間的介質(zhì)是氧化層*需要額外加一層版P型襯底N+

多晶硅1

多晶硅1N+N+implantforcapactive13集成電容?多晶硅-多晶硅電容：*電容作在場區(qū)上,它的兩個電極分別是兩層多晶硅,中間的介質(zhì)是氧化層*線性特性和底板寄生與多晶硅-擴散區(qū)電容相近*典型值：0.7fF/um*umP型襯底

場氧

多晶硅1

多晶硅2P型襯底

多晶硅2

多晶硅114集成電容?MOS電容：

*結(jié)構(gòu)和MOS晶體管一樣,是一個感應(yīng)溝道電容,當柵上加電壓形成溝道時電容存在.一極是柵,另一極是溝道,溝道這一極由S(D)端引出.*電容的大小取決于面積,

氧化層的厚度及介電數(shù).CchRsP型襯底N+N+Vc+-溝道*單位面積電容最大的電容*溝道電阻問題15集成電容?MOS電容：

*非線性電容適用于電源濾波

*溝道長度需權(quán)衡考慮:L大了，R變大VcCchMOS電容C/V特性減小溝道電阻的方法16集成電容?“夾心”電容

*線性電容

*電容值為：

*底板寄生電容大約為

(50~60%C)P型襯底C1C2C3C4CpC=C1+C2+C3+C4多晶硅金屬1金屬2金屬3金屬417CMOS集成電路中的元件8.3.1MOS晶體管8.3.2集成電阻8.3.3集成電容8.3.4寄生二極管與三極管8.3.5連線與互連18襯底BJT?PNPBJT的版圖和結(jié)構(gòu)P型襯底

場氧N+N阱N阱P型襯底P+P+BECECB特點：1）集電極C電壓受到限制，須接地2）基區(qū)寬度WB沒有很好控制，電流增益差別較大3）結(jié)構(gòu)上的兩個主要參數(shù)：基區(qū)寬度WB和BE結(jié)面積AWB19二極管?PSD/NWELLDiode的版圖和結(jié)構(gòu)P型襯底

場氧N+N阱N阱P型襯底P+CA特點：1）存在寄生PNPBJT問題，電流容易漏到襯底，BJT的beta范圍可從<0.1到>102）有較大的串聯(lián)寄生電阻3）結(jié)構(gòu)上的主要參數(shù)：結(jié)面積A20二極管?NSD/P-epiDiode的版圖和結(jié)構(gòu)P型襯底

場氧N+P型襯底P+CA特點：1）C端的電壓要低于襯底電壓才能正向?qū)?）在ESD中用于抑制負的尖峰電壓2）結(jié)構(gòu)上的主要參數(shù)：結(jié)面積A21CMOS集成電路中的元件8.3.1MOS晶體管8.3.2集成電阻8.3.3集成電容8.3.4寄生二極管與三極管8.3.5連線與互連22連線?連線寄生模型*串聯(lián)寄生電阻*并聯(lián)寄生電容RRRRRRRRRRCCCCCCCCC簡單的長導(dǎo)線寄生模型23圖(a)多晶硅和第一層金屬(b)第一和第二層金屬(c)第二和第三層金屬連接的俯視圖