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CMOS版图设计基础.pdf

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东南大学无锡分校东南大学无锡分校2012-11-7CMOS版图设计基础东南大学无锡分校2012-11-7集成电路版图与 PCB版图区别前者包括布线和器件结构后者只有布线东南大学无锡分校2012-11-7电路 集成电路版图设计掩膜版制造光刻等制造工艺封装与测试东南大学无锡分校2012-11-7硅栅 CMOS工艺版图和工艺的关系1. N阱 —— 做 N阱的封闭图形处,窗口注入形成 P管的衬底2. 有源区 —— 做晶体管的区域( G,D,S,B区),封闭图形处是氮化硅掩蔽层,该处不会长场氧化层3. 多晶硅 —— 做硅栅和多晶硅连线。封闭图形处,保留多晶硅。4. 有源区注入 —— P+,N+区。做源漏及阱或衬底连接区的注入5. 接触孔 —— 多晶硅,扩散区和金属线 1接触端子。6. 金属线 1—— 做金属连线,封闭图形处保留铝7. 通孔 —— 两层金属连线之间连接的端子8. 金 属 线 2—— 做金属连线,封闭图形处保留铝东南大学无锡分校2012-11-7版图流程 —— N well( 1)东南大学无锡分校2012-11-7版图流程 —— Active Area( 2)东南大学无锡分校2012-11-7版图流程 —— Polysilicon( 3)东南大学无锡分校2012-11-7版图流程 —— Active Area Implant( 4)东南大学无锡分校2012-11-7东南大学无锡分校2012-11-7版图流程 —— Contact( 5)东南大学无锡分校2012-11-7版图流程 —— Metal 1( 6)东南大学无锡分校2012-11-7集成电路版图设计 — 物理设计发展历史 红膜:用带有红膜的双层塑料,手工或机械制作图形,然后通过粗缩和精缩,将图形转移到铬版上。 大型计算机制作图形,然后通过图形发生器将图形转移到铬版上。 UNIX工作站:用图形设计软件如 Mentor graphics, Cadence, Compass, Daisy等在工作站上实现图形设计。将软件移植于 PC机上。东南大学无锡分校2012-11-7CMOS版图设计基础§ 1 版图设计入门§ 2 设计规则§ 3 基本工艺层版图§ 4 FET版图尺寸的确定§ 5 版图设计方法§ 6 标准单元版图§ 7 设计层次化东南大学无锡分校2012-11-7§ 1 版图设计入门 版图设计的定义版图 (Layout)是集成电路从设计走向制造的桥梁,它包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据。 设计目的Layout design:定义各工艺层图形的形状、尺寸以及 不同工艺层的相对位置。V D DG N DI NO U T3 u / 0 . 1 8 u1 u / 0 . 1 8 u电路图 版图东南大学无锡分校2012-11-7设计内容 布局 : 就是将组成集成电路的各部分合理地布置在芯片上。 安排各个晶体管、基本单元、复杂单元在芯片上的位置 布线 : 就是按电路图给出的连接关系,在版图上布置元器件之间、各部分之间的连接。 设计走线,实现管间、门间、单元间的互连 尺寸确定 :确定晶体管尺寸( W、 L)、互连尺寸(宽度)以及晶体管与互连之间的相对尺寸等东南大学无锡分校2012-11-7§ 1 版图设计入门 设计目标 满足电路功能、性能指标、质量要求 尽可能节省面积,以提高集成度,降低成本 尽可能缩短连线,以减少复杂度,缩短延时、改善可靠性 版图的意义 集成电路掩膜版图设计师实现集成电路制造所必不可少的设计环节,它不仅关系到集成电路的 功能 是否正确,而且也会极大程度地影响集成电路的 性能、成本与功耗 。 它需要设计者具有电路系统原理与工艺制造方面的基本知识,设计出一套符合设计规则的“正确”版图也许并不困难,但是设计出最大程度体现 高性能、低功耗、低成本、能实际可靠 工作的芯片版图缺不是一朝一夕能学会的本事。东南大学无锡分校2012-11-7§ 1 版图设计入门 EDA工具的作用版图编辑 规定各个工艺层上图形的形状、尺寸、位置( Layout Editor)规则检验 版图与电路图一致性检验( LVS, Layout VersusSchematic) 设计规则检验( DRC, Design Rule Checker) 电气规则检验( ERC, Electrical Rule Checker)布局布线 Place and route, 给出版图的整体规划和各图形间的连接东南大学无锡分校2012-11-7电路图与版图一致性检查 ( LVS,layoutversus schematic)电路图与版图一致性检查 ( LVS) 从版图中提取的电路同原电路相比较 , 其方法通常是将两者的网表进行对比 。 比较的结果 ,
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