《VLSI设计基础》PPT课件

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1、VLSI设计基础第3章工艺与设计接口（2010-2010）本章概要：设计与工艺接口问题工艺抽象电学设计规则几何设计规则工艺检查与监控基本问题设计与仿真依据工艺监控和提模手段设计与工艺接口23.1设计与工艺接口问题基本问题—工艺线选择设计的困惑设计与工艺接口.133.1.1基本问题—工艺线选择一条成熟的工艺线，各项工艺参数都是一定的，不允许轻易变更，而这些参数往往就成为我们设计的制约因素。因此，设计之初必须考虑：这条工艺线对我的设计是否合适。.1设计之初的重要问题：选择工艺和工艺线43.1.2设计的困惑电参数：应用萨方程衬偏效应(γ系数)上升、下降时间（负载电容）迁移率比值……

2、版图参数：尺寸间距……太多的不确定，工艺线能否提供这些参数？.153.1.3设计与工艺接口工艺线提供电学设计和版图设计的规则，形成设计规则文件。工艺线提供工艺加工质量的监测方法，形成PCM（ProcessControlMonitor）。这些构成清晰地接口：设计与工艺接口。这个接口同时也成为了设计与工艺的共同制约，成为设计与工艺双方必须共同遵守的规范。.163.2工艺抽象工艺对设计的制约、工艺抽象的意义工艺抽象对材料参数的抽象对加工能力的抽象得到以电学参数和几何参数描述的工艺数据，设计者不再看到诸如掺杂浓度、结深、氧化层厚度等工艺技术范畴的专业术语。.273.2.1工艺对设计的

3、制约最小加工尺寸对设计的制约（特征尺寸与最大面积）电学参数对设计的制约标准工艺流程对特殊工艺要求的制约工艺参数→设计参数（电参数、几何参数）.283.2.2工艺抽象掺杂浓度以薄层电阻RS描述：.2掺杂浓度掺杂深度93.2.2工艺抽象氧化层（绝缘层）厚度以单位面积电容C0描述：.2氧化层掺杂层导电层103.2.2工艺抽象重要参数阈值电压描述了衬底掺杂浓度，氧化层厚度，氧化层中含有的电荷性质与数量，以及多晶硅（或金属）与衬底的功函数差。阈值电压包括了栅区阈值电压和场区阈值电压。.2导电薄膜参数以薄层电阻描述。113.2.2工艺抽象.2版图设计规则是一组几何尺寸，是对加工精度（如最

4、细线条）；寄生效应（如寄生晶体管）；特性保障（如可控硅效应抑制）；加工质量控制（如成品率）等多方面的抽象。123.3电学设计规则.3电学设计规则提供了一组用于电路设计分析的参数，这些参数来源于具体工艺线，具有很强的针对性。如果设计所采用的电学参数来源不是将来具体制作的工艺线，则仿真分析的结果没有实际意义。电学设计规则被分为两个主要部分：器件模型参数和寄生提取所需的电学参数。133.3.2器件模型参数.3模型参数示例：143.3.3模型参数的离散及仿真方法.3设计时必须考虑工艺的离散对性能的影响153.4几何设计规则.4几何设计规则给出的是一组版图设计的最小允许尺寸，设计者不能

5、突破这些最小尺寸的限制，也就是说，在设计版图时对这些位置的版图图形尺寸，只能是大于或等于设计规则的描述，而不能小于这些尺寸。163.4.1几何设计规则描述.4描述方法：一是以最小单位λ的倍数表示，几何设计规则中的所有数据都以λ的倍数表示，如3λ、5λ。λ是最小沟道长度L的一半，是具体的数值。这种描述方法称为λ设计规则。二是用具体的数值进行描述，数值单位是微米，被称为微米设计规则。173.4.1几何设计规则描述.4表3.4掩膜板层描述掩膜板层编号说明N阱（N_WELL）1有源区(ACTIVE)2多晶硅(POLY)3N+区（NPLUSSELECT）4P+区（PPLUSSELECT

6、）4多晶硅2(POLY2)11、12、13可选用引线接触（CONTACT）5、6、13多晶硅接触孔（POLYCONTACT）5有源区接触孔（ACTIVECONTACT）6多晶硅2接触孔（POLY2CONTACT）13金属1（METAL1）7通孔（VIA）8金属1与金属2连接金属2（METAL2）9通孔2（VIA2）14金属2与金属3连接金属3（METAL3）15钝化层（GLASS）10183.4.1几何设计规则描述.4表3.6有源区设计规则规则描述λ数2.1有源区最小宽度32.2有源区最小间距32.3源/漏有源区到阱边界距离52.4衬底/阱接触区到阱边界距离32.5不同掺杂类

7、型的有源区间最小间距0或4193.4.2一个版图设计的例子.4203.5工艺检查与监控.5工艺加工完成后，接下来的工作就是检查制作的质量，验证设计的正确性。验证设计正确性的测试技术将在第7章介绍。在本节中主要讨论如何进行工艺质量检查和监控，通过什么手段与技术确认产品加工失效的原因。213.5.1PCM（ProcessControlMonitor）.5PCM是一组测试结构，主要用于检测工艺加工质量，提取相关参数。PCM测试结构主要包括了四个方面：工艺加工质量评估DC测试AC测试少量功能器件测试结构PCM还