《集成电路版图设计（活页式）》课件 16、比较器教学课件2

匹配与失配01措施02目录成都职业技术学院PARTONE匹配与失配1

成都职业技术学院1、匹配的意义失配的定义实际测得的器件比率相对于设计比率的偏离失配的危害失配会造成芯片的性能和精度的降低比如一对10kΩ的电阻，制作后，测得为12.47kΩ和12.34kΩ。两电阻的实际比率为1.0105，比预期比率略大1%，这对电阻表现出1%的失配。成都职业技术学院1.2、失配的原因非理想因素光刻板的分辨率、光刻版套不准、芯片表面不平整、横向扩散等随机失配由于器件尺寸、掺杂浓度和氧化层厚度不同而导致器件特性参数变化引起的失配系统失配在栅氧生长、漏源注入、蚀刻与显影等工艺工程中几何收缩与扩大造成的工艺偏差可通过选择适当的器件参数来减小失配可通过版图设计技术来减小失配元件在压力、温度、氧化层厚度等方面存在的梯度和距离造成的失配多晶硅刻蚀率的变化和扩散区相互影响，都会造成失配问题成都职业技术学院PARTTWO措施2

成都职业技术学院2.1、匹配的措施确保刻蚀率相同在MOS管、电阻、电容周围加dummy器件，使它们和周围器件的环境一致降低工艺梯度影响叉指结构：匹配精度一般，连线简单，能够很好抵御横向梯度，适合面积较小的电路注意金属连线对器件的影响尽量不在器件上走线共质心结构：匹配精度较高，适合面积较大的电路，差分对一般就采用共质心结构遵循分散性和紧凑性，即分散性让每个器件尽可能地均匀分布在阵列中，紧凑性让整个阵列尽可能地紧凑，阵列最好是正方形如需在器件上走线，要确保需要匹配的器件上的金属线一致对敏感信号线和器件进行保护尽量不要填充dummy金属，如必须填充dummy金属以保证密度要求，需要确保填充的一致性或用地线屏蔽后再走线成都职业技术学院2.2、确保刻蚀率相同边界刻蚀速率较快，为了确保刻蚀率相同，在器件周围增加虚拟器件（Dummy）来保护器件光刻光刻Dummy器件没有实际电路功能，要求Dummy的4端口都接到Bulk电结上成都职业技术学院2.2、确保刻蚀率相同DummyDummy使用虚拟器件（Dummy）防止多晶硅栅过度刻蚀成都职业技术学院2.2、确保刻蚀率相同光刻光刻A、B以及两旁Dummy两两之间距离相等SDSDSDSDA、B匹配要求：同一类型、同一尺寸（不为最小尺寸）、相同的方向、摆放相同、摆放的足够靠近、相同孔、相同连接关系、相同环境……成都职业技术学院2.2、确保刻蚀率相同AABBy2y3y4yABABy2y3y4y两个A与两个B匹配方式,假设基本光刻受损从左到右为y、2y、3y、4yABBAy2y3y4yA总受损为3y；B总受损为7yA总受损为4y；B总受损为6y插指匹配共质心匹配成都职业技术学院A总受损为5y；B总受损为5y2.3、电流镜匹配措施电流镜匹配源极相连，栅极相接。匹配精度要求中等，采用插指匹配方式各输出电流是Ir的镜像，并成比例关系，所以应把MOS管VT1放在中间多支路比例电流镜如MOS管VT1的finger数是1，为了达到比较好的匹配效果，其他匹配管的源漏极就不能共用各MOS管的finger最好是偶数，便于源极共用以节省面积成都职业技术学院2.3、电流镜匹配措施成都职业技术学院2.4、差分对匹配的措施差分对匹配源极相接，栅极接振幅相同、相位相反的输入匹配精度要求较高，采用共质心匹配方式Finger数最好是4的倍数，便于源极共用节省面积差分对结构DM2M3DDM3M2DDM2M3M3M2DDM3M2M2M3DDM2M3M2M3DDM3M2M3M2D成都职业技术学院2.4、差分对匹配的措施差分对的输入在中间交叉连线（栅极走线）源、漏3根线在外围连线成都职业技术学院2.5、匹配的中心思想匹配中心思想：使所有的东西尽量理想，使要匹配的器件被相同的因素以相同的方式影响。共心技术：把器件围绕一个中心放置。成都职业技术学院2.2、匹配的原则匹配原则：把匹配器件相互靠近放置；使器件宽度一致；注意邻近的器件；用虚拟器件dummy包围起来；连线要匹配（长度、宽度、通孔数量都相同）使器件保持同一个方向；采用叉指型结构、共质心结构