集成电路版图规划基础.ppt

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1、2021/7/27韩良1第三章集成电路版图设计基础集成电路版图就是在一定的工艺条件下，依据相关的设计规则，按照集成电路功能和性能要求，设计出包含电路中每个器件的图形结构、尺寸，以及器件相互间的位置、连接等物理信息的一套多层次的几何图形。2021/7/27韩良2§3-1版图设计规则设计规则与厂家的技术水平和设备条件密切相关，它不是正确与不正确实现集成电路的严格界限，但是由于它包含了一定的工艺容差，遵循它进行版图设计可以保证集成电路高概率地正确实现。2021/7/27韩良33.1.1工艺层集成电路版图是依照一定工艺层绘制的，工艺层通常是设计者为了方便版图绘制和验证而定义的抽象工艺层，

2、与芯片制造时用的光刻掩膜不是一一对应，但是可以说它是电路转换成芯片时所必需的光刻掩膜图形的抽象定义。Metal金属6IOAI/O区7Contact引线孔5Poly多晶4PPPplus3Active有源区2NwellN阱1图层标识字符定义工艺层序号Metal金属6PAD压焊点7Contact引线孔5NE发射区4PB基区3Island隔离岛2NB埋层1图层标识字符定义工艺层序号数据保存和处理时与图形的直观性（颜色、线形、填充）无关2021/7/27韩良43.1.2几何设计规则（1）几何设计规则的种类m规则：以m为单位的设计规则是一种绝对单位，适合于一种特定工艺。规则：以为单位

3、的设计规则是一种相对单位，是基于等比例缩小原理提出的，适合于一种系列工艺.值的重新定义可方便地实现适合系列工艺中任一种工艺的版图，节省芯片开发时间，但是对所有尺寸进行线性缩放后的规则不能完全代表实际工艺水准，会以设计尺寸加大为代价。2021/7/27韩良53.1.2几何设计规则（2）几何图形的最小宽度宽度是指一个封闭几何图形自身内边与边之间的距离。最小宽度是指在保证质量的前提下工艺所能加工出的图形最小宽度。例如：发射区扩散最小宽度隔离扩散区的最小宽度N阱最小宽度N+有源区最小宽度引线孔最小宽度金属最小宽度等。2021/7/27韩良63.1.2几何设计规则（3）几何图形的最小间距

4、最小间距是指在保证质量的前提下工艺所能加工出的图形最小间距。A.同一工艺层内相邻版图图形之间的距离。例如：同层金属的间距、发射区扩散的间距、基区扩散的间距、N阱的间距、N+有源区的间距、多晶硅的间距等等。2021/7/27韩良73.1.2几何设计规则（3）几何图形的最小间距B.不同工艺层相关版图图形之间的距离N+埋层与隔离的间距基区与隔离的间距多晶与有源区的间距有源区与N阱的间距等基区包含发射区的间距发射区包含引线孔的间距金属包含引线孔的间距N阱包含有源区的间距等高阻离子注入与高参杂端头交叠的距离多晶栅与有源区交叠的各种距离a)分离距离b)包含距离c)交叠距离2021/7/27韩

5、良83.1.2几何设计规则（4）影响几何设计规则的因素①制版能力：制版设备、掩膜版质量、操作水平等②光刻水平：光刻设备、光刻胶质量、操作水平等③介质成分、厚度以及杂质分布均匀度等④掩膜对准容差：掩膜容差、光刻对准容差（多次性）⑤横向扩散：与PN结深度有关，具有方向性⑥耗尽层宽度：与工作电压、杂质浓度有关⑦可靠性的余度：包括其它未考虑因素2021/7/27韩良93.1.2几何设计规则(5)几何设计规则图示BPS1POGFPON+/P+ED2APOODPS2D2CCDCPCPCEDDCECN+POBCEGPPCOP+N+N+N+P+N+P+POPOCBBN-WellP-subP+P+

6、(OD)FEACDGN+JIIJHNWNWPsubAABC2021/7/27韩良103.1.3电学设计规则电学设计规则是由工艺参数抽象出的与器件版图设计相关的电学参数，是集成电路物理版图设计的重要依据。厂家根据工艺的容差一般给出电学参数的最小值、典型值和最大值。材料的电阻率或薄层电阻（方块电阻）接触电阻PN结、导电层间或特定结构电容的单位面积电容晶体管的增益MOS管的阈值电压等等。2021/7/27韩良113.1.4其它限定各层金属线单位条宽允许通过最大电流的限制各层金属及多晶最小的芯片覆盖率dummy（虚拟）图形的约定单位面积硅片上允许最大功耗的限制压焊点距芯片内部图形的最小距

7、离的限制N阱（P型衬底）与电源（地）的欧姆接触密度对准标志、划片间距、芯片边缘等特定单元要求。2021/7/27韩良123-1思考题1.集成电路版图设计为什么非常重要？2.版图设计规则包含哪些内容？3.几何设计规则与哪些因素有关？4.版图设计中的工艺层与掩模版有什么关系？2021/7/27韩良13§3-2版图布局布线集成电路版图布局设计是在器件以及单元电路版图设计完成后，解决电路中每个器件或单元在整体版图中的位置，压焊点的分布，电源线、地线以及主要信号线走向等。2021/7/27