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《第5章MOS集成电路的版图设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第五章MOS集成电路的版图设计根据用途要求确定系统总体方案一一〉工艺设计（根据电路特点选择适当的工艺，再按电路屮各器件的参数要求，确定满足这些参数的工艺参数、工艺流程和工艺条件）一一〉电路设计（根据电路的指标和工作条件，确定电路结构与类型，依据给定的工艺模型，进行计算打模拟仿真，决定电路中各器件的参数（包括电参数、儿何参数等）——〉版图设计（按电路设计和确定的工艺流程，把电路中有源器件、阻容元件及互连以一定的规则布迸在硅片上，绘制出相互套合的版图，以供制作各次光刻掩模版用）——〉将GDSII或CIF数据包发
2、给Foundry,生成PG带，制作掩模版一一〉工艺流片——〉屮测，划片封装，终测5.1MOS集成电路的寄生效应5.1.1寄生电阻MOSIC尤具是Si栅MOS电路屮，常用的布线一•般有金属、重掺杂多晶硅（Poly・Si）、扩散层和难熔金属（W、Ti等）硅化物几种。由于其特性、电导率的差界，用途也有所不同。随着器件电路尺寸按比例不断缩小，由互连系统产生的延迟已不容忽略，并成为制约IC速度提高的主要因索Z-o1、互连延迟长互连情况卜寄生分布阻容网络可等效如图5-1所示。其中：r,c——单位长度的电阻、电容（G/m
3、、F/m）L——连线总长度c・AL二MnZkLVi」!'•AL丁c・AL丰c-AL^ic・AL丰c-AL-p丄444DistributedRCLine图5-1寄生分布阻容网络等效电路若令：d——连线厚度；W—连线宽度；p一电阻率口——连线间介质厚度；。扩散层=l/（N“y）则:d・WOX节点.的电位”响应与时间t的关系：心晋严匕）工T+J当4LtO,有:dV_d2V近似处理，求解得：r（^）=r-c-（AL）2•［如凹］(5-1)(5-2)(5-3)(5-4)注意：此时，若按集总模型处理：即将整个长连线等
4、效为一总的R总、C总，则:out—OLiunpedModel图5・2集总模型等效电路可见，与分布网络分析情况差1/2的关系，而与实际测试相比，分布模型更为接近。因此在分析长互连延迟时应采用分布RC模型。例5小已知：采用lpn工艺，n+重掺杂多晶硅互连方块电阻R=150/，多晶硅与衬底间介质(SiO2)的厚度rox=6000Ao求：互连长度为1mm吋所产生的延迟。解：采用分布RC模型，得：r=--r-c-L2'WL•汇G22d・Wrox2tox=0.43(ns)补充材料：Sub图5-3由边际电场效应产生的寄
5、生电容以上分析互连系统的电容时，仅考虑到互连与衬底间的电容，但实际上还冇边际电场形成的电容Cff(FringingField)o随着尺寸的不断缩小,Cfif往往可与面积电容相比拟,不可忽略不计。Cff=£ox厶［对于lgmCMOS工艺，单位而积Cff如下衣所示。由此，可见上例111单位面积的边际电场效应电容为：Cff=0.043x2=0.086/F/pm2而单位ifii积的平板电容：C平板=u)x/rox=0.058/F/
6、.im2Cff与C平板已在同一量级，不能忽略，需重新计算:19工=了R・(C平板+C
7、x2)•=丄x15x(0.058+0.043x2)xl0~3x(lxI0-3)22=1.08(m)Cff(fF/
8、Lxm2)PolySi-Sub0.043±0.004Metal1-Sub0.044±0.001Metal2-Sub0.035±0.001Metal3-Sub0.033±0.001表5・1不同连线层与衬底间的Cff2、导电层的选择选用导电层时应注意：(1)VDD、VSS尽可能选用金属导电层，并适当增加连线宽度，只有在连线交叉“过桥”时，才考虑其它导电层。(2)多品硅不宜用作长连线，-般也不用于VD
9、D、USS电源彳
10、j线。(3)通常应使晶体管等效电阻远人于连线电阻，以避免出现电压的“分压”现象，影响电路正常工作。(4)在信号高速传送和信号需在高阻连线上通过吋，尤其耍注意寄生电容的影响。扩散层与衬底间电容较大，很难驱动；在某些线路结构中还易引起电荷分享问题，因此，应使扩散连线尽可能短。5丄2寄生电容MOS电路中，除了由互连系统造成的分布电容Z外，述存在许多由J*MOSFET结构特点所决定的寄生电容。其中：CMOS——单位面积栅电容二COX,是节点电容的主要组成部分5pm工艺，TOX=1000A,COX«
11、().343/F/pm21pm工艺，TOX=200A,COX二1.725/F/
12、im2CMNT——Al-栅氧-n+区Z间的电容(«CMOS)CM——Al-场氧-衬底间的电容(«CMOS/10)CMN——Al-场氧-n+区Z间的电容(~2〜3CM)CpnD、S与衬底之间的pn结电容(NsubT,CpnT)CGD对器件工作速度影响较人，可等效为输入端的一个密勒电容:Cm=(l+/CV)CGD,AW为电压放大系数。<>
