《IC单元版图设计》PPT课件

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1、1第三章基本IC单元的版图设计23.1基本IC单元版图电阻电容电感二极管双极晶体管3电阻材料：常用的电阻材料是多晶硅。较厚的多晶硅薄层有较低的电阻值（有较多的空间让电流流过，传导电流的能力较强），较薄的多晶硅薄层有较大的电阻值。其他因素，如材料的类型、长度、宽度等也将改变电阻值。对于一个给定的集成电路工艺，可以认为薄膜厚度是常数，它是我们不能改变的参数之一。对于一个给定的材料，我们能够改变的只有长度和宽度。3.2基本IC单元版图设计–电阻WLH(厚度)I=电流45方块/薄层电阻：每方欧姆是IC

2、中电阻的基本单位。每方欧姆数值也被称为材料的薄层电阻。材料可以是poly，也可以是金属，或者任何其他采用的材料。可以根据任意矩形计算方数。“方数=L/W”方数并不一定是整数，可以含有小数，如4.28方。例如，设材料是“80x10”大小（任何可能单位），则80/10=8方。基本IC单元版图设计–电阻123456788010电流6方块/薄层电阻：-设计/工艺/规则手册：薄层电阻（率）ρ-对于薄层电阻，同一种材料层，不同制造商的数值会有所不同，其中一个可能的原因是厚度的不同。-用“四探针测试”法探测每方

3、欧姆数值（R=V/I）。-ic中典型的电阻值：poly栅：2~3欧姆/方metal层：20~100毫欧姆/方（小电阻；良导体）diffusion：2~200欧姆/方-工艺中的任何材料都可以做电阻。常用的材料有poly和diffusion。常用电阻器阻值范围：10~50欧姆100~2k欧姆2k~100k欧姆-电阻值计算公式：R=（L/W）*ρ基本IC单元版图设计–电阻7四探针测试法：对芯片上一个很大的正方形电阻器通以给定的电流并且测试两端电压差得方法。根据已知的电流值，由公式V=IR，计算得到电阻值

4、。如何确定每方欧姆数值8多晶硅电阻公式：基本电阻器版图-以硅片作为衬底材料，在衬底上淀积一层多晶硅，再在多晶硅层上覆盖一层氧化层，形成隔离的绝缘层，然后在氧化层上刻蚀出用于连接的接触孔。一般接触孔位于多晶硅的两头。体区电阻公式：rb=（Lb/Wb）*ρb基本IC单元版图设计–电阻LWtopviewcrosssectionalviewsubstratepolyoxidemetalcontact9多晶硅电阻公式：考虑接触电阻rc-由于有接触电阻的存在，所以R=rb+2rc（rc为两个接触端的接触电阻）

5、-接触区被认为是有固定长度的。如果接触区的宽度增大，接触电阻将变小；如果接触区的宽度减小，接触电阻将变大。-总接触电阻Rcontact=rc=Rc/Wc=Ω*um/um（Rc是由接触所决定的电阻因子，单位“Ω*um”；Wc为接触区宽度）-接触区的宽度可能并不一定和电阻器的宽度相同，它取决于工艺的设计规则，可能会要求接触区宽度必须小于电阻器宽度。基本IC单元版图设计–电阻1002003001020304050W/umR□/Ω1002003001020304050W/umR□/Ωideally,R□/

6、Ω=constantactually,R□/Ωincreasesas“W”decreases10多晶硅电阻公式：改变体材料-原因：poly栅电阻大约只有2~3欧姆/方，有时我们要求电阻的范围更大一些。改变体材料能够有效提高电阻率，有助于得到较高的、更有用的电阻率。-改变电阻率的方法：可以淀积另一层具有不同电阻特性的多晶硅。可以通过改变已淀积在芯片上的多晶硅材料层的结构来改变电阻率。-具体制作方法：在所用的多晶硅材料的中部开一个窗口，并注入另外的杂质材料，阻碍电子的流动，来提高电阻率。另一种方法是将

7、中间的多晶硅刻蚀掉一部分使其变薄。这些被改变的材料块为电阻的“体”。通常会有一个设计规则用以说明体区边界与接触区的最小距离，这个间隔上原始的多晶硅被称为电阻器的“头”。总电阻：R=rb+2rh+2rc=(Lb/Wb)*ρb+2(Lh/Wh)*ρh+2Rc/Wc基本IC单元版图设计–电阻11多晶硅电阻公式：改变体材料基本IC单元版图设计–电阻topviewcrosssectionalviewsubstratepolyoxidemetalcontactbodyhead12实际电阻分析：-在CAD画图中

8、做出来的电阻器经常是明显地小于或者大于你所画的，被称为δ项，需要在公式里对该项进行补偿。-接触区误差：接触孔刻蚀的时候，得到的实际接触孔尺寸和宽度产生了误差，我们称之为宽度的δ（也称为公差、误差、变化量、尺寸变化、溢出或者变化）。δ可正可负，即过加工或者欠加工。宽度、长度变化分别用δW和δL表示。如假设W是4um，而δW是0.06um，这表明实际的宽度最大是4.06um，最小是3.94um，大小取决于δ表示的是过加工还是欠加工。-“体区误差”和“头区误差”同样也需考虑。电阻公式改写