第5章微电子基本IC单元版图设计资料ppt课件.ppt

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1、第5章基本IC单元版图设计基本IC单元版图电阻电容电感二极管CMOS版图双极晶体管1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。基本IC单元版图设计–电阻WLH(厚度)I=电流23方块/薄层电阻：每方欧姆是IC中电阻的基本单位。每方欧姆数值也被称为材料的薄层

2、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“80x10”大小（任何可能单位），则80/10=8方。基本IC单元版图设计–电阻123456788010电流4方块/薄层电阻：-设计/工艺/规则手册：薄层电阻（率）ρ-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：2~3欧姆/方metal层：

3、20~100毫欧姆/方（小电阻；良导体）diffusion：2~200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：10~50欧姆100~2k欧姆2k~100k欧姆-电阻值计算公式：R=（L/W）*ρ基本IC单元版图设计–电阻56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）*ρb基本IC单元版图设计–电

4、阻LWtopviewcrosssectionalviewsubstratepolyoxidemetalcontact7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=Ω*um/um（Rc是由接触所决定的电阻因子，单位“Ω*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

5、接触区宽度必须小于电阻器宽度。基本IC单元版图设计–电阻1002003001020304050W/umR□/Ω1002003001020304050W/umR□/Ωideally,R□/Ω=constantactually,R□/Ωincreasesas“W”decreases8多晶硅电阻公式：改变体材料-原因：poly栅电阻大约只有2~3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

6、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)*ρb+2(Lh/Wh)*ρh+2Rc/Wc基本IC单元版图设计–电阻9多晶硅电阻公式：改变体材料基本IC单元版图设计–电阻topviewcrosssectionalviewsu

7、bstratepolyoxidemetalcontactbodyhead10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δ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δ（也称为公差、误差、变化量、尺寸变化、溢出或者变化）。δ可正可负，即过加工或者欠加工。宽度、长度变化分别用δW和δL表示。如假设W是4um，而δW是0.06um，这表明实际的宽度最大是4.06um，最小是3.94um，大小取决于δ表示的是过加工还是欠加工。-

8、“体区误差”和“头区误差”同样也需考虑。电阻公式改写为：R=[(Lb+δLb)/(Wb+δWb)]ρb+2[(Lh+δLh)/(Wh+δWh)]ρh+2[Rc/(Wc+δWc)]基本IC单元版图设计–电阻11实际电阻分析