集成电路常用器件版图.ppt

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1、集成电路版图设计与验证第六章集成电路常用器件版图5.1MOS器件常见版图画法1、大尺寸MOS版图布局大宽长比的晶体管：获得大的驱动能力。单管布局：栅很长，寄生电阻增加，导致晶体管各个位置的导通不同步。指状交叉（finger）方式将与非门设计成指状构造示例5.1MOS器件常见版图画法2、倒比管版图布局管子的宽长比小于1利用倒比管沟道较长，电阻较大的特点，可以起到上拉电阻的作用。应用：开机清零电路。5.1MOS器件常见版图画法3、MOS器件的对称性对称意味着匹配，是模拟集成电路版图布局重要技巧之一。包括器件对称、布局连线对称等。（1）匹配器件相互靠近放置：减小工艺过程对器件的差异。（2）匹配器件同

2、方向性：不同方向的MOS管在同一应力下载流子迁移率不同。5.1MOS器件常见版图画法（3）匹配器件与周围环境一致：虚设器件，避免刻蚀程度的不同。5.1MOS器件常见版图画法（4）匹配器件使用同一单元：根器件法对于不同比例尺寸的MOS管，尽量使用同一单元进行复制组合，这样，加工的适配几率就会减小。5.1MOS器件常见版图画法（5）匹配器件共中心性：又称为四方交叉在运算放大器的输入差分对中，两管的宽长比都比较大。采用四方交叉的布局方法，使两个管子在X轴上产生的工艺梯度影响和Y轴上的工艺梯度影响都会相互抵消。将M1和M2分别分成两个宽度为原来宽度一半的MOS管，沿对角线放置后并联。5.1MOS器件常

3、见版图画法5.2电阻常见版图画法无源电阻：采用对半导体进行掺杂的方式制作的电阻。（本次课只介绍无源电阻）有源电阻：利用晶体管的不同工作区表现出来的不同电阻特性来做电阻。1、电阻的分类掺杂半导体电阻：扩散电阻和例子注入电阻薄膜电阻：多晶硅薄膜电阻和合金薄膜电阻5.2电阻常见版图画法（1）离子注入电阻采用离子注入方式对半导体掺杂而得到的电阻。可以精确控制掺杂浓度和深度，阻值容易控制且精度很高。分为P+型和N+型电阻。（2）多晶硅薄膜电阻掺杂多晶硅薄膜电阻的放开电阻较大，是集成电路中最常用到的一种电阻。5.2电阻常见版图画法2、电阻的版图设计（1）简单的电阻版图电阻的阻值电阻的阻值=电阻的方块数×方

4、块电阻。这种阻值计算比较粗糙，没有计入接触孔电阻和头区电阻。5.2电阻常见版图画法（2）高阻值第精度电阻版图对上拉电阻和下拉电阻：对电阻阻值以及匹配要求不是太高，只需要高阻值。狗骨型或折弯型图7.115.2电阻常见版图画法（3）高精度电阻版图设计方法之一：虚设器件对电阻精度及匹配要求较高的电路：基准电路；运算放大器的无源负载。首选多晶硅电阻。虚设器件（DummyDevice）5.2电阻常见版图画法在需要匹配的器件两侧或周围增加虚设器件，防止边上的器件被过多的可是，引起不匹配。对于既有精度要求，又有匹配要求的电阻，可以将这两个电阻交互排列放置。图7.165.2电阻常见版图画法（3）高精度电阻版图

5、设计方法之二：电阻单元的复用与MOS管类似，电阻也最好使用某一单元进行利用，通常选取一段宽度长度合适，受工艺影响、温度影响总体性能较优的一段电阻作为通用电阻，然后通过串联、并联，获得其他阻值的电阻。图7.175.2电阻常见版图画法5.2电阻常见版图画法5.2电阻常见版图画法5.2电阻常见版图画法对于无法使用串、并联关系来构建的电阻，可以在单元电阻内部取部分进行构建。图7.18的实现方式。电阻匹配设计总结（1）采用同一材料来制作匹配电阻（2）匹配电阻的宽度要相同，且要足够宽。（3）匹配的电阻要紧密靠近（4）在匹配电阻阵列的两端要放置Dummy电阻。（5）不要使用较短的电阻区块，一般的方块数为5个

6、，高精度多晶硅电阻总长度至少为50微米。5.3电容版图设计集成电路中的电容存在很多，有专门设计的电容，也有寄生电容。如相邻两层金属重叠会形成电容MOS管的栅和沟道之间会形成电容1、电容的分类MOS管电容、多晶硅-N阱电容、精度较高的多晶硅-多晶硅电容（PIP）以及金属-金属电容（MIM）5.3电容版图设计（1）MOS电容通常在滤波电路中使用，精度不高，误差可达20%左右。将MOS管的源和漏接在一起，作为一个极板，栅作为一个极板。MOS管工作在积累区。栅氧化层较薄，因此电容较大。5.3电容版图设计（2）阱电容多晶硅和阱之间形成电容下极板与衬底之间存在寄生电容，精度不高。（3）PIP电容多晶硅-二

7、氧化硅-多晶硅结构可以通过控制氧化层的质量和厚度，精确控制电容值。做在场氧区，电容值较小。5.3电容版图设计（4）MIM电容金属层之间距离较大，因此电容较小。减小电容面积、提高电容值：叠层金属电容器，即将多层金属平板垂直的堆叠在一起，将奇数层和偶数层金属分别连在一起，形成两个梳状结构的交叉。图7.21PIP和MIM电容由于下极板与衬底距离较远，寄生电容较小，精度较好。5.3电容版图设计2、电容版图