《IC单元版图设计》课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《《IC单元版图设计》课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- IC单元版图设计 IC 单元 版图 设计 课件
- 资源描述:
-
1、精选ppt1第三章基本IC单元的版图设计精选ppt23.1基本IC单元版图 电阻 电容 电感 二极管 双极晶体管精选ppt3n电阻材料:常用的电阻材料是多晶硅。较厚的多晶硅薄层有较低的电阻值(有较多的空间让电流流过,传导电流的能力较强),较薄的多晶硅薄层有较大的电阻值。其他因素,如材料的类型、长度、宽度等也将改变电阻值。对于一个给定的集成电路工艺,可以认为薄膜厚度是常数,它是我们不能改变的参数之一。对于一个给定的材料,我们能够改变的只有长度和宽度。3.2 基本基本IC单元版图设计单元版图设计 电阻电阻WLH()HWLR精选ppt4精选ppt5n方块/薄层电阻:每方欧姆是IC中电阻的基本单位。每
2、方欧姆数值也被称为材料的薄层电阻。材料可以是poly,也可以是金属,或者任何其他采用的材料。可以根据任意矩形计算方数。“方数=L/W”方数并不一定是整数,可以含有小数,如4.28方。例如,设材料是“80 x10”大小(任何可能单位),则80/10=8方。基本基本ICIC单元版图设计单元版图设计 电阻电阻1 2 3 4 5 6 7 8 8010电流精选ppt6n方块/薄层电阻:-设计/工艺/规则手册:薄层电阻(率)-对于薄层电阻,同一种材料层,不同制造商的数值会有所不同,其中一个可能的原因是厚度的不同。-用“四探针测试”法探测每方欧姆数值(R=V/I)。-ic中典型的电阻值:poly栅:23欧姆
3、/方 metal层:20100毫欧姆/方(小电阻;良导体)diffusion:2200欧姆/方 -工艺中的任何材料都可以做电阻。常用的材料有poly和diffusion。常用电阻器阻值范围:1050 欧姆 1002k 欧姆 2k100k 欧姆 -电阻值计算公式:R=(L/W)*基本IC单元版图设计 电阻精选ppt7 四探针测试法:对芯片上一个很大的正方形电阻器通以给定的电流并且测试两端电压差得方法。根据已知的电流值,由公式V=IR,计算得到电阻值。如何确定每方欧姆数值精选ppt8n多晶硅电阻公式:基本电阻器版图 -以硅片作为衬底材料,在衬底上淀积一层多晶硅,再在多晶硅层上覆盖一层氧化层,形成隔
4、离的绝缘层,然后在氧化层上刻蚀出用于连接的接触孔。一般接触孔位于多晶硅的两头。体区电阻公式:rb=(Lb/Wb)*b 基本基本IC单元版图设计单元版图设计 电阻电阻LWtop viewcross sectional viewsubstratepolyoxidemetalcontact精选ppt9n多晶硅电阻公式:考虑接触电阻rc -由于有接触电阻的存在,所以 R=rb+2rc (rc为两个接触端的接触电阻)-接触区被认为是有固定长度的。如果接触区的宽度增大,接触电阻将 变小;如果接触区的宽度减小,接触电阻将变大。-总接触电阻 Rcontact=rc=Rc/Wc=*um/um (Rc是由接触所决
5、定的电阻因子,单位“*um”;Wc为接触区宽度)-接触区的宽度可能并不一定和电阻器的宽度相同,它取决于工艺的设 计规则,可能会要求接触区宽度必须小于电阻器宽度。基本基本IC单元版图设计单元版图设计 电阻电阻1002003001020 3040 50W/umR/1002003001020 3040 50W/umR/ideally,R/=constantactually,R/increases as“W”decreases精选ppt10n多晶硅电阻公式:改变体材料 -原因:poly栅电阻大约只有23欧姆/方,有时我们要求电阻的范围 更大一些。改变体材料能够有效提高电阻率,有助于得到较高的、更 有用
6、的电阻率。-改变电阻率的方法:可以淀积另一层具有不同电阻特性的多晶硅。可以通过改变已淀积在芯片上的多晶硅材料层的结构来改变电阻率。-具体制作方法:在所用的多晶硅材料的中部开一个窗口,并注入另外的杂质材料,阻 碍电子的流动,来提高电阻率。另一种方法是将中间的多晶硅刻蚀掉 一部分使其变薄。这些被改变的材料块为电阻的“体”。通常会有一个设计规则用以说明 体区边界与接触区的最小距离,这个间隔上原始的多晶硅被称为电阻 器的“头”。总电阻:R=rb+2rh+2rc=(Lb/Wb)*b+2(Lh/Wh)*h+2 Rc/Wc 基本基本IC单元版图设计单元版图设计 电阻电阻精选ppt11n多晶硅电阻公式:改变体
7、材料 基本基本IC单元版图设计单元版图设计 电阻电阻top viewcross sectional viewsubstratepolyoxidemetalcontactbodyhead精选ppt12n实际电阻分析:-在CAD画图中做出来的电阻器经常是明显地小于或者大于你所画的,被称为项,需要在公式里对该项进行补偿。-接触区误差:接触孔刻蚀的时候,得到的实际接触孔尺寸和宽度产生了误差,我们 称之为宽度的(也称为公差、误差、变化量、尺寸变化、溢出或者 变化)。可正可负,即过加工或者欠加工。宽度、长度变化分别用 W和L表示。如假设W是4um,而W是0.06um,这表明实际的宽度最大是4.06um,最
8、小是3.94um,大小取决于表示的是过加工还是欠加工。-“体区误差”和“头区误差”同样也需考虑。电阻公式改写为:R=(Lb+Lb)/(Wb+Wb)b +2(Lh+Lh)/(Wh+Wh)h+2 Rc/(Wc+Wc)基本基本IC单元版图设计单元版图设计 电阻电阻精选ppt13练习题n某电阻器的图形尺寸为:长度=95um,宽度=12um,材料的电阻率为每方65欧姆。在制造时,测量得到的电阻器的宽度减小了0.2um,实际电阻值是多少呢?精选ppt14n实际电阻分析:扩展电阻 基本基本IC单元版图设计单元版图设计 电阻电阻small spread regionbig spread regionuncer
9、tain regionuncertain region精选ppt15n实际电阻分析:扩展电阻 -当电子离开接触区后,电子传播的实际路径是逐渐展开的,直到它们 最终达到整个多晶硅宽度。所表现出的电阻称之为“扩展电阻”。-扩展电阻和许多因素有关。如果采用的是宽接触区和宽电阻条结构,这种影响可以忽略。但如果一个电阻的接触区设计的较小且非常靠 近,以至于电子没有足够的时间展开到多晶硅全部宽度方向,电流分 布的宽度小于多晶硅的设计宽度,此时需考虑因扩展而带来的误差。-有些制造商允许金属与接触延伸到多晶硅之外,这消除了展开区的问 题。能否这样设计取决于工艺技术。-对于接触电阻和扩展电阻项精确而详细的计算随
10、制造商的不同而变,并且这属于商业秘密。有多种技术和公式用于ic制造去确定扩展电阻 项,这些技术和公式的大部分是不公开的。-总电阻方程:R=rb+2rh+2rc+2rs (“rs”是来自于扩展区的电阻,扩展因子,见工艺手册。)(也有将接触电阻和扩散电阻组合在一起以一个单独项表示的)基本基本IC单元版图设计单元版图设计 电阻电阻精选ppt16n实际的最小电阻尺寸:-制造商可以很好地控制中部区域(体区)的材料,但对外部的区域,如头区或接触区的控制不太理想。-因为某些项可能会比较大,如0.1um,因此应保持最小体区长度为10um,这将使你的误差下降到百分之一。如果需要一个相当精确的电阻,则要确保体区长
11、度为10um或更长,以使的影响最小化。-“确保体区长度至少达到10um,宽度5um。”则电阻器的最小宽度也应为5um。经验法则经验法则:对高精度要求,将电阻做宽,做长,或即宽又长。(经验是给出至少是10微米长,5微米宽)基本基本ICIC单元版图设计单元版图设计 电阻电阻精选ppt17思考题n某电阻需要通过100微安电流,该电阻宽3微米,如果它的电流密度值为0.2毫安/微米,该电阻能可靠工作吗?n假设需要一个能承受12毫安电流的电阻。其大小为50欧姆,并且要求其对工艺变化不敏感。有三个选择:多晶硅:电流密度为0.27mA/um,薄层电阻率为225;N阱:电流密度为0.72mA/um,薄层电阻率为
12、870;扩散电阻:电流密度为0.93mA/um,薄层电阻率为1290;那个能满足设计要求呢?精选ppt182精选ppt19n特殊要求的电阻:-通常情况下,在CMOS工艺中只有一些低电阻率的材料。-通常,体区材料的最小宽度比接触区材料的最小宽度小。=“狗骨”-采用折弯结构的“折弯型电阻器”可以减小占用空间大小。-计算方块数的经验法则:直线区按方块数计算,而每个拐角仅按半方计算。-一般来说,2k欧姆的电阻比较容易设计。-小电阻-高精度:可以利用大块的金属。金属将满足低电阻的要求,大尺寸则将使项的影响最小化,有助于提高精度。基本基本IC单元版图设计单元版图设计 电阻电阻1 2 5 4 3精选ppt2
13、0精选ppt21n设计的重要依据:电流密度 -对于选择电阻的宽度,电流密度是重要的。如果需要通过电阻大量的电流,你会使用一个大的、粗的线。-电流密度是材料中能够可靠流过的电流量。工艺手册中有关于某些特定材料电流密度的介绍,工艺中任何能够被 用于传导电流的材料都有一个对应的电流密度,制造商的这些数据是 根据薄层厚度来确定的。典型的电流密度大约是“每微米宽度0.5mA”。和宽度有关是因为设计得越宽,能够通过的电流越多。-有时,在工艺手册中会告知“熔断电流”大小,就是在一定的时间内毁 坏电阻所需的电流大小。Imax=D*W Imax:最大允许可靠流过的电流mA D:材料的电流密度 mA/um W:材
14、料的宽度 um基本IC单元版图设计 电阻精选ppt22n基本材料的复用:-pmos/nmos晶体管去掉栅,就可以得到一些我们想要的电阻,这些电阻被称为“扩散电阻”。对于扩散电阻器版图设计特别需要注意的是作为偏置连接的第 三个电极(衬底连接到最正/负的电源)。-扩散电阻和多晶硅电阻比较:扩散电阻:在衬底上进行扩散制得。边界不清晰,在加工中扩散区的扩散使 它们不太容易控制。多晶硅电阻:栅也是由多晶硅制造的,所以多晶硅是存在的材料,多晶硅层沉 积在表面,可以精确地控制厚/长/宽度。-“双层多晶硅工艺”:一层多晶硅作栅,一层作电阻。基本IC单元版图设计 电阻多晶硅电阻扩散电阻低的功率耗散高的功率耗散寄
15、生小寄生较大易于工艺控制工艺控制较难典型薄层电阻率小薄层电阻率可大可小两电极器件三电极器件精选ppt23精选ppt24n阱是低掺杂的,方块电阻较大,因此大阻值的电阻亦可以用阱来做。精选ppt25精选ppt26n各种能用于制作电阻的材料有:n去掉栅的P型器件;n去掉栅并且横着全部做成P+,得到P+电阻;n如果需要,可以去掉栅,再去掉P和P+,只在N阱中制作N+构成N阱电阻。利用已有的可用材料构造电阻可以节省费用,减少问题和试验。精选ppt27n电容概述:-电容器是一种能够储存一定量电荷,即一定数目电子的器件。电容器 存储电荷的能力称为电容。-随着电压频率的增加,通过电容器的电流AC电流会不断增加
16、。3.3 3.3 基本基本ICIC单元版图设计单元版图设计 电容电容精选ppt28 电容器的DC特性 电容器的AC特性 -可以将电容器认为是一个对频率敏感的电阻。如果电容足够大,当某个频率的电压通过时,电路中仿佛根本不存在这个电容器,此时它更像一个阻值很小的电阻。“电容器是对频率敏感的电阻。”-电容器的两种阻断情况:完全阻断dc和仅允许通过某种频率的AC信号。被称为“隔直电容器”或“耦合电容器”。精选ppt29 -DC电源可能被许多噪声所干扰,噪声往往是高频的AC信号。因此,如果在电源上跨接一个电容器,高频噪声将会被短路到地。而DC电压被隔离,不会与地短接。-电容器有助于减少噪声,旁路的电容器
展开阅读全文