06 第四讲 版图绘制及Virtuoso_工具软件

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PDK 中的常用元器件版图
NMOS: (poly)&(active)&(nplus)&(psub) PMOS: (poly)&(active)&(pplus)&(nwell)
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电容：
• 这是一个28um×28um的 电容，电容值为566fF。 • 跟边上的MOS管比较起来， 可见电容在layout中占用 面积比率比较大。 • 电容的计算方式跟平板电 容计算方式一样 （C=εS/4πkd ）。
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版图中的Layout单元消失了
A cellview often contains instances of cells from other design libraries. If you open a cellview that contains instances of cells from a library that the layout editor cannot find, the following happens: When you try to open the cellview, you see a warning dialog box listing cells that the layout editor cannot find When you close the dialog box, the cellview opens, but each area containing a missing cell displays a flashing box with an X
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• 第七张mask就是金属1（metal1）了。 需要选择性刻蚀出电路所需要的连接关系。 至此，一个反相器的完整版图就完成了。
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2、DesignΒιβλιοθήκη Rule的简介• 图解术语
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PNP：
一般来说PDK中根据三 极管发射极的面积提供 了多种可供选择的三极 管
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PNP的横截面图
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电阻：
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• PDK中的电阻类型比较多，大致可分为三种：扩 散电阻、多晶硅电阻、阱电阻。不同类型的电阻 其电阻值的取值范围和阻值精度也是不一样的。 • 扩散电阻 扩散电阻是在源漏扩散时形成，有N+扩散和 P＋扩散电阻。在CMOS工艺下，N+扩散电阻是 做在PSUB上，P＋扩散是在N阱里。这类电阻器 的阻值估算为R＝RSL/W（RS为薄层电阻，L,W分 别为电阻器的宽度和长 ），其阻值较大，精度一 般。
版图绘制及Virtuoso 工具软件
范镇淇 2011年3月17日
主要内容
1. 2. 3. 4. 典型深亚微米工艺流程 Design Rule的简介 Virtuoso软件的简介及使用 PDK简介
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1、典型深亚微米工艺流程
• 这里介绍目前比较普通的N阱CMOS工艺流 程，用到的wafer（晶圆）是P型衬底，所 以需要用NWELL来构建p沟器件，而n型 MOS管就构建在p衬底上。 • 这里以反相器为例简单的介绍下其制作的 基本工艺流程。
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• 忽略版图中无法体现的一些mask：诸如channel stop、阈值电压调整等 • 要介绍的第三张mask为poly mask： 它包含了多晶硅栅以及需要腐蚀成的形状。
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• 第四张mask定义为n＋mask，用来定义需要注入 n＋的区域。
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不能打开一个 Cellview或编辑一个Cellview
有的时候你在一个Library中不能打开一个或编辑 Cellview，这种情况的发生则说明你并没有权利 访问该Cellview。 解决方式：
改变你的访问权利 Library Manager – Edit – Access Permissions form. 使用 UNIX command chmod 来改变你在该 Library中的访问权利（用的很少）
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• 多晶硅电阻 多晶硅电阻结构较简单，分为两种类型，一种用 POLY1做阻值区，另一种是用POLY2做阻值区。多晶硅 电阻的方块电阻最小,但精度最高,随工艺,电压和温度的变 化较小，适合高精度场合使用。 • 阱电阻 阱电阻就是一N阱条（或P阱条），两头进行N+（P+）扩 散以进行接触。其薄层电阻值一般在1-10K欧/方，属高阻。 其电压系数和温度系数大，受光照辐射影响也大，但匹配 性好，通常可用在精度要求不高的地方，如上拉电阻或保 护电阻等。
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PDK建立
• 要想使用PDK首先要创建Library时建立起和Virtuoso软件之间的链接 关系： 例：建立Library 在建立Library时需要定义techfile，此时应选择“Attach to an existing techfile”，“Technology Library”选项中应选择所采用的PDK， 避免以后发生无法预期的错误。
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Virtuoso下的快捷键的使用（2）
• • • • • • • • • V 关联attach。将一个子图形 （child）关联到一个父图形 （parent）后，若移动parent， child也跟着移动；移动child， parent不会移动。 Ctrl＋W 关闭窗口。 Shift＋W下一个视图。 W 前一个视图。 Y 区域复制Yank。和copy有区别， copy只能复制完整图形对象。 Shift＋Y 黏贴Paste。配合Yank使 用。 Ctrl＋Z 视图放大两倍（也可点住 鼠标右键拖动） Shift＋Z 视图缩小两倍 Z 视图放大 • • • • • • • • ESC键 撤销功能 Tab键 平移视图Pan。按Tab，用 鼠标点击视图区中某点，视图就会 移至以该点为中心。 Delete键 删除 BackSpace键 撤销上一点。这就不 用因为Path一点画错而删除重画。 可以撤销上一点。 Enter键 确定一个图形最后一点。 也可以双击鼠标左键。 Ctrl＋方向键 移动Cell。 Shift＋方向键 移动鼠标。 方向键 移动视图。
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Layer Selection Window(LSW)
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Layout Editor 菜单（1）
Abstract用于版图抽取，Dracula Interactive用于Dracula工具进行DRC等 Verify菜单下的DRC等是用于Diva工具的。
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二极管
• CMOS N阱工艺中二极管结构一般有两种，一是psub-nwell，另一个 是sp-nwell，其中SP即P＋重掺杂，在源漏扩散时形成。SP/N-WELL 二极管存在寄生PNP三极管和较大的串联电阻。
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设计中常见的问题
找不到相应的Library 原因： 在FTP主文件夹下的“cds.lib”文件中的 Library路径不对 该Library并不存在与cds.lib文件中 解决方法 编辑相应的 cds.lib 文件
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• 第一张mask定义为n-well(or n-tub)mask a)离子注入：制造nwell。 b)扩散：在所有方向上扩散，扩散越深，横向也延 伸越多。
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• 第二张mask定义为active mask。 有源区用来定义管子的栅以及允许注入的p型或 者n型扩散的管子的源漏区。
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PDK简介（2）
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PDK简介（3）
• PDK不仅提供了MOS管和接触孔的版图单 元，而且还提供了各类电阻、电容、电感 以及三极管等常用器件的Layout cell，并可 以根据具体要求设置器件的相关属性，参 考PDK自带的说明文件，灵活的使用PDK 可以为版图的绘制带来了很大的帮助
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一个简单的例子
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3、 Virtuoso软件的简介及使用
• 创建Layout Cellview
File->New->Cellview
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Layout Editor Window
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Layout Editor 菜单（2）
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Display Control Window
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Virtuoso下的快捷键的使用（1）
• • • • • • • • • • • • Ctrl＋A 全选 Shift＋B Return，升到上一级视图 Ctrl＋C 中断某个命令，一般用 ESC代替。 Shift＋C 裁切（chop）。 C 复制，复制某个图形 Ctrl＋D 取消选择。亦可点击空白 处实现。 Ctrl＋F显示上层等级 Shift＋F显示所有等级 F fit，显示你画的所有图形 K 标尺工具 Shift＋K清除所有标尺 L 标签工具 • • • • • • • • • • • • • M 移动工具 Shift＋M 合并工具，Merge N 斜45对角＋正交。 Shift＋O 旋转工具。Rotate O 插入接触孔。 Ctrl＋P 插入引脚。 Pin Shift＋P 多边形工具。Polygon P 插入Path（路径） Q 图形对象属性（选中一个图形先） R 矩形工具。绘制矩形图形 S 拉伸工具。可以拉伸一个边，也 可以选择要拉伸的组一起拉伸 U 撤销。 Undo。 Shift＋U重复。Redo。撤销后反悔
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4、PDK简介（1）
• 在以前，PMOS管、NMOS管、电容、电阻以及 接触孔contact等一系列元器件都是手工绘制的， 效率比较低。因此为了提高效率，让设计者有一 个流畅的设计环境，降低开发周期，许多工艺制 造产商都提供了相应尺寸工艺下的PDK。PDK全 称Process Design Kit，它主要是由Cadence的 Schematic和Layout Tool为主体所组成的，它可 以看作是一个工作平台，在这个工作平台上可以 加载一些模拟软件和验证软件，形成一个完整的 设计平台，这样的一个设计模式有助于缩短设计 者的开发周期。
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These ares contain cell instances from a library that the layout editor cannot find. To include the missing cells, -> Add the path to the library containing the cell masters to the cds.lib file.
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Virtuoso软件及PDK使用演 示
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谢谢！
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• 第五张mask是p＋mask。 p＋在Nwell中用来定义PMOS管或者NMOS体端 引出；p＋在Pwell中用来作为欧姆接触。
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• 第六张mask就是定义接触孔了。 首先腐蚀SiO2到需要接触的层的表面。其次要能够 使金属接触到扩散区或者多晶硅区。