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1、版图的相关知识余华重庆大学光电工程学院Layoutstructure集成电路加工的平面工艺从平面工艺到立体结构，需多层掩膜版构，需多层掩膜版，故版图是分层次的，由多层图形叠加而成！2021/7/28UnderstandingLayout2021/7/282021/7/282021/7/28AsimpleCase2021/7/282021/7/28Layer2021/7/28LayoutFlow2021/7/28硅栅CMOS工艺版图和工艺的关系1.N阱——做N阱的封闭图形处，窗口注入形成P管的衬底2.有源区——做晶体管的区域（G,D,S,B
2、区），封闭图形处是氮化硅掩蔽层，该处不会长场氧化层3.多晶硅——做硅栅和多晶硅连线。封闭图形处，保留多晶硅。4.有源区注入——P+,N+区。做源漏及阱或衬底连接区的注入5.接触孔——多晶硅，扩散区和金属线1接触端子。6.金属线1——做金属连线，封闭图形处保留铝7.通孔——两层金属连线之间连接的端子8.属线2——做金属连线，封闭图形处保留铝2021/7/28版图流程——Nwell（1）2021/7/28版图流程——ActiveArea（2）2021/7/28版图流程——Polysilicon（3）2021/7/28版图流程——ActiveA
3、reaImplant（4）2021/7/282021/7/28版图流程——Contact（5）2021/7/28版图流程——Metal1（6）2021/7/28反相器版图与电原理图2021/7/28CMOS工艺中的元件MOS晶体管–版图和结构–电特性–隔离–串联和并联连线集成电阻集成电容寄生二极管和三级管2021/7/28MOS晶体管NMOS晶体管的版图和结构NMOS晶体管剖面图2021/7/28PMOS晶体管的版图和结构PMOS晶体管剖面图2021/7/28典型的MOS管图形2021/7/28目前流行的IC结构及其版图特征目前流行最广泛
4、的是Si栅CMOS电路，主要是通信方面的电路。另一类是双极电路，用于高速、高压或强驱动方面。第三类是BiCMOS，用于一些高要求的地方，比如电压控制、光纤发送接收放大器、电平转换等。2021/7/28•Si栅CMOS结构（一般采用P－Sub，N－Well结构）工艺尺寸：1u～0.18um～65nm～45nm～32nm金属：单层～5、6,8~12层Poly：单层～2层这些CMOS结构中一般可以兼容纵向PNP晶体管，用作带隙参考的二极管结构。2021/7/28硅栅CMOS的器件：NMOS——制作在P－Sub上，P－Sub接VssPMOS——制
5、作在N－Well上，N－Well接VddPNP管——C：P－Sub，E：P型有源区，B：N－Well电阻——Poly电阻一般指高Poly电阻（几十欧到上百欧），P有源区电阻，N阱电阻电容——Poly－Poly，Poly—n+，Sandwich2021/7/28•标准Bipolar结构基本构造：PN结隔离，介质（SiO2）隔离PN结隔离：P衬底，N外延,P隔离槽晶体管：NPN作于N岛上PNP横向和纵向的电阻：主要是P区电阻2021/7/28•NMOS和PMOS判断1.对于数字电路，CMOS中的P管W/L大，N管W/L小2.源极接Vdd的一般
6、为PMOS，接Vss的一般为NMOS3.模拟电路不完全服从以上规律。可结合电路结构来分析。如差分放大器尾电流接Vss，则差分对及尾电流MOS器件为NMOS，负载管则可以基本判定为PMOS2021/7/28MOS晶体管–在物理版图中,只要一条多晶硅跨过一个有源区就形成了一个MOS晶体管,将其S,G,D,B四端用连线引出即可与电路中其它元件连接.MOS晶体管的电特性–MOS晶体管是用栅电压控制源漏电流的器件,重要的公式是萨方程(I-V方程):IDS=k′•W/L•[(VG-VT-VS)2-(VG-VT-VD)2]2021/7/28MOS晶体管
7、的电特性–VG,VS,VD分别是栅,源,漏端的电压,VT是开启电压.–k′是本征导电因子,k′=µ•Cox/2,µ是表面迁移率,属于硅材料参数,Cox是单位面积栅电容,属于工艺参数–W,L分别是MOSFET的沟道宽度和长度,属于物理参数–管子的最小沟道长度Lmin标志着工艺的水平——特征尺寸,如0.35um,0.18um.W表示管子的大小,W越大则管子越大,导电能力越强,等效电阻越小.2021/7/282021/7/28在集成电路中,两个无关的晶体管都是用场氧隔离的将MOS1和MOS2隔离开2021/7/28MOS晶体管的并联晶体管的D端
8、相连,S端相连.如果两个晶体管中有一个晶体管导通,从D到S就有电流流过,若两个晶体管都导通,则I=I1+I2.每只晶体管相当于一个电阻,它的并联和电阻并联的规律一样,等效电阻减小,电流增大.M
