集成电路设计基础

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1、《集成电路设计基础》山东大学信息学院刘志军上次课内容第4章集成电路特定工艺4.1引言4.2双极型集成电路的基本制造工艺4.3MESFET工艺与HEMT工艺4.4CMOS集成电路的基本制造工艺4.5BiCMOS集成电路的基本制造工艺9/30/20212《集成电路设计基础》本次课内容第5章集成电路版图设计5.1引言5.2版图几何设计规则5.3电学设计规则5.4布线规则5.5版图设计及版图验证9/30/20213《集成电路设计基础》版图(Layout)版图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

2、据。集成电路制造厂家根据这些数据来制造掩膜。5.1引言9/30/20214《集成电路设计基础》掩模图的作用掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。9/30/20215《集成电路设计基础》设计规则由于器件的物理特性和工艺的限制，芯片上物理层的尺寸进而版图的设计必须遵守特定的规则。这些规则是各集成电路制造厂家根据本身的工艺特点和技术水平而制定的。因此不同的工艺，就有不同的设计规则。9/30/20216《集成电路设计基础》厂家提供设计规则设计者只能根据厂家提供的设计规则进行版图设计

3、。严格遵守设计规则可以极大地避免由于短路、断路造成的电路失效和容差以及寄生效应引起的性能劣化。9/30/20217《集成电路设计基础》5.2版图几何设计规则版图几何设计规则可看作是对光刻掩模版制备要求。光刻掩模版是用来制造集成电路的。这些规则在生产阶段中为电路的设计师和工艺工程师提供了一种必要的信息联系。9/30/20218《集成电路设计基础》设计规则与性能和成品率之间的关系一般来讲，设计规则反映了性能和成品率之间可能的最好的折衷。规则越保守，能工作的电路就越多(即成品率越高)。规则越富有进取性，则电路性能改进的可能性也越大，这种改进可

4、能是以牺牲成品率为代价的。9/30/20219《集成电路设计基础》版图几何设计规则•从设计的观点出发，设计规则可以分为三部分：（1）决定几何特征和图形的几何规定。这些规定保证各个图形彼此之间具有正确的关系。9/30/202110《集成电路设计基础》版图几何设计规则（2）确定掩模制备和芯片制造中都需要的一组基本图形部件的强制性要求。（3）定义设计人员设计时所用的电参数的范围。9/30/202111《集成电路设计基础》版图几何设计规则•有几种方法可以用来描述设计规则。其中包括：＊以微米分辨率来规定的微米规则＊以特征尺寸为基准的λ规则9/30

5、/202112《集成电路设计基础》版图几何设计规则层次人们把设计过程抽象成若干易于处理的概念性版图层次，这些层次代表线路转换成硅芯片时所必需的掩模图形。下面以某种N阱的硅栅工艺为例分别介绍层次的概念。9/30/202113《集成电路设计基础》版图几何设计规则层次表示含义标示图NWELLN阱层LocosN+或P+有源区层Poly多晶硅层Contact接触孔层Metal金属层Pad焊盘钝化层NWELL硅栅的层次标示9/30/202114《集成电路设计基础》版图几何设计规则NWELL层相关的设计规则编号描述尺寸目的与作用1.1N阱最小宽度10

6、.0保证光刻精度和器件尺寸1.2N阱最小间距10.0防止不同电位阱间干扰1.3N阱内N阱覆盖P+2.0保证N阱四周的场注N区环的尺寸1.4N阱外N阱到N+距离8.0减少闩锁效应9/30/202115《集成电路设计基础》版图几何设计规则N阱设计规则示意图9/30/202116《集成电路设计基础》版图几何设计规则P+、N+有源区相关的设计规则列表编号描述尺寸目的与作用2.1P+、N+有源区宽度3.5保证器件尺寸，减少窄沟道效应2.2P+、N+有源区间距3.5减少寄生效应9/30/202117《集成电路设计基础》版图几何设计规则P+、N+有源

7、区设计规则示意图9/30/202118《集成电路设计基础》版图几何设计规则Poly相关的设计规则列表编号描述尺寸目的与作用3.1多晶硅最小宽度3.0保证多晶硅线的必要电导3.2多晶硅间距2.0防止多晶硅联条3.3与有源区最小外间距1.0保证沟道区尺寸3.4多晶硅伸出有源区1.5保证栅长及源、漏区的截断3.5与有源区最小内间距3.0保证电流在整个栅宽范围内均匀流动9/30/202119《集成电路设计基础》版图几何设计规则Poly相关设计规则示意图9/30/202120《集成电路设计基础》版图几何设计规则Contact相关的设计规则列表编号

8、描述尺寸目的与作用4.1接触孔大小2.0x2.0保证与铝布线的良好接触4.2接触孔间距2.0保证良好接触4.3多晶硅覆盖孔1.0防止漏电和短路4.4有源区覆盖孔1.5防止PN结漏电和短路4.5有源区孔到栅距