版图绘制及Virtuoso工具软件

GDS文件操作
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Display Control Window
工艺流程
Design Rule
Virtuoso软件
PDK简介
版图设计
GDS文件操作
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Virtuoso下快捷键的使用
• • • • • • • • • • • • • Ctrl＋A 全选 Shift + X，进入子模块 Shift + B，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 Design Rule Virtuoso软件 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 • • • • • • • • • • •
工艺流程
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横向PNP的横截面图
工艺流程
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电阻介绍
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工艺流程
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反相器的制作(续5)
第五张mask是n＋ n+用来定义NMOS管源漏区或者PMOS体端引 出。
工艺流程
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反相器的制作(续6)
PDK简介
版图设计
GDS文件操作发射区，n阱本身作为基 区，p型衬底作为集电区。
工艺流程 Design Rule Virtuoso软件 PDK简介 版图设计 GDS文件操作
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横向PNP版图
C
B E
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
工艺流程
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创建Layout Cellview
File->New->Cellview
指定Cellview编辑模式
工艺流程
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Layout Editor Window
工艺流程
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版图设计规则简介
工艺流程
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版图设计规则简介(续)
工艺流程
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版图设计
工艺流程
PDK简介
版图设计
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Virtuoso下快捷键的使用(续)
• 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
PDK简介
版图设计
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Design Rule简介
为什么需要版图设计规则
• 版图设计规则主要是为了使得IC的版图能够提供合 理的合格率。 • 它主要由制造工艺和设计经验决定。
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图解术语
工艺流程
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Layer Selection Window
工艺流程
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Layout Editor Window
b
工艺流程
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Layout Editor 菜单
工艺流程
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Layout Editor 菜单(续)
工艺流程
Design Rule
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PDK简介
版图设计
特定的规则，这些规则是集成电路制造厂家根据自己的工 艺特点而制定的。不同的工艺，有不同的设计规则。
• 设计者只有得到了厂家提供的规则以后，才能开始设计。
• 版图在设计的过程中要进行定期的检查，避免错误的积累 而导致难以修改。
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版图示例
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大纲
典型深亚微米工艺流程 Design Rule简介 Virtuoso软件简介及使用 PDK简介 版图设计艺术 GDS文件的Export &Import
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电阻介绍(续1)
PDK中的电阻类型比较多，常见的有：扩散电阻、 多晶硅电阻、阱电阻、金属电阻。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 分别为电阻的长和宽），其阻值较大，精度一般。
第三张mask为poly 它包含了多晶硅栅及其需要腐蚀成的形状。 这里忽略了版图中无法体现的一些mask, 比如channel stop、阈值电压调整等
工艺流程
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版图设计
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反相器的制作(续4)
第四张mask定义为p＋ 用来定义需要注入p＋的区域 p+用来定义PMOS管源漏区或者NMOS体端引 出。
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版图设计
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PDK 中的常用元器件版图
NMOS:
(poly)&(active)&(nplus)&(psub) (poly)&(active)&(pplus)&(nwell)
PMOS:
工艺流程
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在metal1之上一般还会 有vir（通孔）版，连接 metal1和metal2；pad （压焊块）版，连接芯 片与外封装上的管脚
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Design Rule简介
工艺流程
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第六张mask定义contect 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。
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反相器的制作(续7)
第七张mask定义metal1 选择性刻蚀出电路所需要的连接关系，金属1完成 之后还需要淀积一层钝化保护层，至此工艺完成。
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反相器的制作(续1)
第一张mask定义为n-well a)离子注入：制造n-well b)扩散：在所有方向上扩散，扩散越深，横向也延 伸越多(80-85%)。
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PDK简介
前面，PMOS管、NMOS管以及接触孔 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，许多工艺制造厂 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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典型深亚微米工艺流程
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反相器的制作
• 此处以反相器为例简单地介绍典型深亚微米的基 本工艺流程。 • 此处介绍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沟道器件，而n型MOS管就构建在p衬底上。
工艺流程 Design Rule Virtuoso软件 PDK简介 版图设计 GDS文件操作
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设计流程
PDK简介（2）
工艺流程
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PDK简介
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 绘制带来很大的帮助。
• ESC键 撤销命令 • 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 • Z 视图放大
工艺流程
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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。
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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反相器版图
制作反相器版图演示
工艺流程
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版图设计
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PDK简介
工艺流程
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PDK简介
版图设计
PDK简介
版图设计
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反相器的制作(续2)
第二张mask定义为active 有源区用来放置NMOS和PMOS管，包括它的栅 和注入的n型（或p型）扩散的源漏区。
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反相器的制作(续3)
版图绘制及Virtuoso软件 工具使用
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电路如何转化成实物(芯片)
？
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版图设计概述
• 版图(Layout)是集成电路设计者将设计并模拟优化后的电
路转化成的一系列几何图形，包含了集成电路尺寸大小、 各层拓扑定义等有关器件的所有物理信息。
• 集成电路制造厂家根据 版图 来制造掩膜。版图的设计有
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PMOS电流源负载差分对
工艺流程
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Virtuoso软件的 简介及使用
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创建一个新库
File->New->Library