集成电路版图设计 教学课件 作者 曾庆贵 第5章 CMOS集成电路的版图设计.ppt

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1、第5章CMOS集成电路的版图设计主要内容5.1MOS场效应管的版图实现5.2版图设计规则5.3版图系统的设置5.4版图的建立5.5版图的编辑5.6棍棒图5.7版图设计方法概述5.1MOS场效应管的版图实现5.1.1单个MOS管的版图实现1.MOS管的结构和布局①MOS管的四种布局图②直线形排列的NMOS管结构图立体结构和俯视图③源区、沟道区和漏区合称为MOS管的有源区(Active），而有源区之外的区域定义为场区（Fox)。有源区和场区之和就是整个芯片表面。Fox+Active=Surface芯片表面包含

2、有源区和场区两部分④N阱CMOS集成电路使用P型衬底，NMOS管直接制作在P型衬底上，PMOS管做在N阱内。⑤完整的MOS管版版图必须包含两个部分：a）由源、栅和漏组成的器件；b）衬底连接。(a)PMOS管(b)NMOS管完整的MOS管版图图形5.1.2MOS管阵列的版图实现1.MOS管串联(1)两个MOS管的串联。N1的源、漏区为X和Y，N0的源、漏区为Y和Z。Y是它们的公共区域，如果把公共区域合并,得到图5.7(d)所示的两个MOS管串联连接的版图。从电流的方向可以决定，当MOS管串联时，它们的电极按

3、S-D-S-D-S-D方式连接。(a)电路图(b)N1版图(c)N0版图(d)N1和N0串联版图(2)任意个MOS管串联。例如3个MOS管串联的版图。(a)电路图(b)版图2.MOS管并联(并联是指它们的源和源连接，漏和漏连接，各自的栅还是独立的。)(1)栅极水平放置，节点X和Y可用金属连线连接(图b)；也可用有源区连接(图c）。(a)电路图(b)用金属连接节点(c)用有源区连接节点(2)栅极竖直方向排列，节点连接既可用金属导线(图b)，也可用有源区进行连接(图c）。(a)电路图(b)用金属连接节点(c)

4、用有源区连接节点(3)三个或三个以上MOS管并联。①全部用金属进行源的连接和漏的连接(图a）,称为叉指形结构;②分别用金属和有源区进行源和漏的并联连接;③金属连接和有源区连接联合使用(图b）。(a)源和漏的并联都用金属连接（叉指型）(b)分别用有源区和金属进行并联连接3.MOS管的复联复联是MOS管先串后并和先并后串的连接。(a)电路图(b)版图5.2版图设计规则设计规则是由几何限制条件和电学限制条件共同确定的版图设计的几何规定，这些规定是以掩膜版各层几何图形的宽度、间距及重叠量等最小容许值的形式出现的。

5、版图设计规则一般都包含以下四种规则：(1)最小宽度例如，金属、多晶、有源区或阱都必须保持最小宽度。(2)最小间距例如，金属、多晶、有源区或阱都必须保持最小间距。(3)最小包围例如，N阱、N+离子注入和P+离子注入包围有源区应该有足够的余量;多晶硅、有源区和金属对接触孔四周要保持一定的覆盖。(4)最小延伸例如，多晶栅极须延伸到有源区外一定长度。5.3版图系统的设置5.3.1建立版图库1.建立新库步骤(1)从CIW进入库管理器，选命令Tools→LibraryManager…。进入库管理器(2)在库管理器中选

6、命令File→New→Library…，出现新库对话框。选建立新库命令新库对话框(3)在Name文本区输入新库名(例如mylib)。点击OK按钮，出现新库技术文件对话框，新库mylib的技术文件有三种选项。对新库的技术文件有三个选项(4)方法1：选“compileanewtechfile”，点击OK按钮，出现LoadTechnologyFile对话框。在框中ASCIITechnologyFile的文本区输入技术文件名(如csmc.tf)，按OK按钮结束，出现对话框报告加载技术文件成功，新库已建立。在ASC

7、IITechnologyFile区输入技术文件名报告技术文件加载成功(5)方法2：选“Attachtoanexistingtechfile”,出现AttachDesignLibrarytoTechnologyFile对话框。在TechnologyLibrary文本区下拉菜单中选择技术库，例如csmc15tech,按OK按钮即完成建库。若新库名为abcd,建库完成后在CIW中显示：DesignLibraryˋabcdˊsuccessfullyattachedtotechnologyLibraryˋcsms1

8、5techˊ新库abcd已成功建立。从库管理器建立新库的另一种方法(6)建立新文件:在库管理器,选命令File→New→Cellview…。在CreateNewFile框内输入库名和单元名(inv)后，先将tool选为virtuoso，在ViewName的文本区会自动生成Layout，点击Ok按钮，将同时出现版图编辑窗（virtuosoLayoutEditing）和层选择窗（LSW：LayerSelectwindow）。建立新