VLSI系统设计2.ppt

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1、VLSI系统设计第2章工艺与设计接口设计开始之前（2011-2012）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22.1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.1电路硬件与版图设计+工艺制造=IC芯片32.1.1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：选择工艺和工艺线怎么知

2、道是否合适呢？需要了解工艺！！！※4.12.1.1基本问题—工艺线选择首先了解器件的制造器件结构关键：形成PN结组合与尺度效应PNNPNp-JFETNMOSCMOSSCR注意集成器件的电流走向！52.1.1基本问题—工艺线选择器件和电路选择掺杂互连图形（版图）窗口和屏蔽掺杂图形（版图）导线绝缘图形转移（光刻）材料沉积掺杂技术氧化及热处理器件结构关键：形成PN结组合与尺度效应.16.12.1.1基本问题—工艺线选择CMOS倒相器的制造7.18.192.1.2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…

3、…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？.1设计参数怎样确定呢?102.1.3设计与工艺接口如果：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）。则：设计问题简单了，设计依据充分了，界限明确了。这些就构成清晰地接口：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。.1112.2工艺抽象工艺对设计的制约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

4、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。.2工艺以设计者习惯的方式提供设计规则，工艺参数到设计参数的转变。122.2.1工艺对设计的制约最小加工分辨尺寸与最大芯片尺寸对设计的制约（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.2132.2.2工艺抽象掺杂浓度以薄层电阻RS描述：.2142.2.2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152.2.2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

5、及多晶硅（或金属）与衬底的功函数差。.2导电薄膜参数以薄层电阻描述。阈值电压包括了栅区阈值电压和场区阈值电压。162.2.2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。17.2表2.1部分版图设计规则参数意义及制定依据版图参数制定依据阱区版图：阱的最小宽度保证光刻精度和器件尺寸阱与阱最小间距防止不同电位阱间干扰有源区版图：有源区最小宽度保证器件尺寸有源区最小间距减小寄生效应阱覆盖其中N有源区保证阱区四周的场注入阱外同

6、掺杂类型有源区距阱间距有利于抑制可控硅效应阱外不同掺杂类型有源区距阱间距保证阱与衬底间PN结特性多晶硅版图：多晶硅栅最小栅长加工精度最细多晶硅连线宽度保证多晶硅互连线的必要电导多晶硅条最小间距防止多晶硅连条（即多晶硅条间短路）多晶硅覆盖沟道保证沟道宽度及源漏区的截断硅栅与有源区内间距保证电流在整个沟道宽度内均匀流动硅条与有源区外间距保证沟道区尺寸硅条与无关有源区间距防止短路和寄生效应18.2P+注入区版图：P+区最小宽度保证足够的P+接触区P+区对有源区的覆盖保证P管源漏区完整注入P+区距NMOS硅栅间距保证NMOS源区尺寸P+区距N

7、有源区间距防止P+注入到N+区N+注入区版图：N+区最小宽度保证足够的N+接触区N+区对有源区的覆盖保证N管源漏区完整注入N+区距PMOS硅栅间距保证PMOS源区尺寸N+区距P有源区间距防止N+注入到P+区接触孔（引线孔）版图：接触孔最小宽度保证与金属接触良好最大接触孔边长有利于接触孔的成品率同一区上孔与孔间距保证长孔的良好接触源漏区上孔与栅间距防止源漏区与栅短路源漏区对孔的最小覆盖防止PN结漏电和短路多晶硅对孔的最小覆盖防止漏电和短路金属互连版图：金属条最小宽度保证互连的良好电导金属条最小间距防止连条金属对孔的最小覆盖保证接触宽金属

8、线最小间距防止连条192.3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