集成电路设计（第4版） 课件 8-3 版图图元

1第8章

集成电路版图设计与工具2第8章

集成电路版图设计与工具

8.1 工艺流程的定义8.2版图几何设计规则8.3

版图图元8.4版图设计准则8.5电学设计规则与布线8.6 基于Cadence平台的全定制IC设计8.7 芯片的版图布局8.8 版图设计的注意事项3CMOS集成电路中的元件8.3.1MOS晶体管8.3.2集成电阻8.3.3集成电容8.3.4寄生二极管与三极管8.3.5连线与互连4MOS晶体管NMOS晶体管的版图和结构DSBGNMOS晶体管符号NMOS晶体管剖面图NMOS晶体管版图N管源漏区N＋N＋N＋P＋FOXDGSBLWDGSB5MOS晶体管PMOS晶体管的版图和结构DSBGPMOS晶体管符号PMOS晶体管剖面图PMOS晶体管版图P-substrateN-阱P管源漏区P＋P＋N-阱FOXN＋DGSBLWDGSB6MOS晶体管•MOS晶体管的隔离

在集成电路中,两个无关的晶体管都是用场氧隔离的将MOS1和MOS2隔离开VddGndoutinP-substrateN-NP＋P＋N＋N＋N-阱P＋FOX剖面图N＋MOS1MOS2BSGDDSBG7MOS晶体管•MOS晶体管的串联和并联*串联和并联的物理实现P1P2N1N2P1和P2并联，N1和N2串联P1P2N2N18CMOS集成电路中的元件8.3.1MOS晶体管8.3.2集成电阻8.3.3集成电容8.3.4寄生二极管与三极管8.3.5连线与互连9集成电阻

高阻

多晶硅•多晶硅电阻P型衬底

场氧

多晶硅*多晶硅电阻做在场区上.

其方块电阻较大,因此可以作为电阻。如在作电阻的多晶硅处注入杂质,使其方块电阻变大,可制作阻值很大的电阻。R=R□poly-Si•L/W*典型值：R□poly-Si=0.5k10集成电阻•NWELL电阻P型衬底

场氧N+N+N阱*因为阱是低掺杂的,方块电阻较大,因此大阻值的电阻亦可以用阱来做R=R□well•L/W*典型值：R□well=0.85kN阱

金属N+implantactive11CMOS集成电路中的元件8.3.1MOS晶体管8.3.2集成电阻8.3.3集成电容8.3.4寄生二极管与三极管8.3.5连线与互连12集成电容•多晶硅-扩散区电容*电容作在扩散区上,它的上极板是第一层多晶硅，下极板是扩散区，中间的介质是氧化层*需要额外加一层版P型衬底N+

多晶硅1

多晶硅1N+N+implantforcapactive13集成电容•多晶硅-多晶硅电容：*电容作在场区上,它的两个电极分别是两层多晶硅,中间的介质是氧化层*线性特性和底板寄生与多晶硅-扩散区电容相近*典型值：0.7fF/um*umP型衬底

场氧

多晶硅1

多晶硅2P型衬底

多晶硅2

多晶硅114集成电容•MOS电容：

*结构和MOS晶体管一样,是一个感应沟道电容,当栅上加电压形成沟道时电容存在.一极是栅,另一极是沟道,沟道这一极由S(D)端引出.*电容的大小取决于面积,

氧化层的厚度及介电数.CchRsP型衬底N+N+Vc+-沟道*单位面积电容最大的电容*沟道电阻问题15集成电容•MOS电容：

*非线性电容适用于电源滤波

*沟道长度需权衡考虑:L大了，R变大VcCchMOS电容C/V特性减小沟道电阻的方法16集成电容•“夹心”电容

*线性电容

*电容值为：

*底板寄生电容大约为

(50~60%C)P型衬底C1C2C3C4CpC=C1+C2+C3+C4多晶硅金属1金属2金属3金属417CMOS集成电路中的元件8.3.1MOS晶体管8.3.2集成电阻8.3.3集成电容8.3.4寄生二极管与三极管8.3.5连线与互连18衬底BJT•PNPBJT的版图和结构P型衬底

场氧N+N阱N阱P型衬底P+P+BECECB特点：1）集电极C电压受到限制，须接地2）基区宽度WB没有很好控制，电流增益差别较大3）结构上的两个主要参数：基区宽度WB和BE结面积AWB19二极管•PSD/NWELLDiode的版图和结构P型衬底

场氧N+N阱N阱P型衬底P+CA特点：1）存在寄生PNPBJT问题，电流容易漏到衬底，BJT的beta范围可从<0.1到>102）有较大的串联寄生电阻3）结构上的主要参数：结面积A20二极管•NSD/P-epiDiode的版图和结构P型衬底

场氧N+P型衬底P+CA特点：1）C端的电压要低于衬底电压才能正向导通2）在ESD中用于抑制负的尖峰电压2）结构上的主要参数：结面积A21CMOS集成电路中的元件8.3.1MOS晶体管8.3.2集成电阻8.3.3集成电容8.3.4寄生二极管与三极管8.3.5连线与互连22连线•连线寄生模型*串联寄生电阻*并联寄生电容RRRRRRRRRRCCCCCCCCC简单的长导线寄生模型23图(a)多晶硅和第一层金属(b)第一和第二层金属(c)第二和第三层金属连接的俯视图