集成电路常用器件版图

二极管。为了保证所有的二极管反偏，需要 将衬底接低电位，N阱接高电位。 ❖ Sp-nwell二极管：N阱和N阱中的P+扩散区形 成的二极管。
栅作为一个极板。 ❖ MOS管工作在积累区。 ❖ 栅氧化层较薄，因此电容较大。
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5.3 电容版图设计
❖ （2）阱电容 ❖ 多晶硅和阱之间形成电容 ❖ 下极板与衬底之间存在寄生电容，精度不高。 ❖ （3）PIP电容 ❖ 多晶硅-二氧化硅-多晶硅结构 ❖ 可以通过控制氧化层的质量和厚度，精确控制
电容值。 ❖ 做在场氧区，电容值较小。
集成电路版图设计与验证
第六章 集成电路常用器件版图
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5.1 MOS器件常见版图画法
❖ 1、大尺寸MOS版图布局 ❖ 大宽长比的晶体管：获得大的驱动能力。 ❖ 单管布局：栅很长，寄生电阻增加，导致晶
体管各个位置的导通不同步。 ❖ 指状交叉（finger）方式
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❖ 将与非门 设计成指 状构造示 例
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5.1 MOS器件常见版图画法
❖ 2、倒比管版图布局 ❖ 管子的宽长比小于1 ❖ 利用倒比管沟道较长，电阻较大的特点，可
以起到上拉电阻的作用。 ❖ 应用：开机清零电路。
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5.1 MOS器件常见版图画法
❖ 3、MOS器件的对称性
❖ 对称意味着匹配，是模拟集成电路版图布局 重要技巧之一。
❖ 包括器件对称、布局连线对称等。
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5.1 MOS器件常见版图画法
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5.2 电阻常见版图画法
❖ 无源电阻：采用对半导体进行掺杂的方式制 作的电阻。（本次课只介绍无源电阻）
❖ 有源电阻：利用晶体管的不同工作区表现出 来的不同电阻特性来做电阻。
❖ 1、电阻的分类 ❖ 掺杂半导体电阻：扩散电阻和例子注入电阻 ❖ 薄膜电阻：多晶硅薄膜电阻和合金薄膜电阻
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5.3 电容版图设计
❖ （4）MIM电容 ❖ 金属层之间距离较大，因此电容较小。 ❖ 减小电容面积、提高电容值：叠层金属电容
器，即将多层金属平板垂直的堆叠在一起， 将奇数层和偶数层金属分别连在一起，形成 两个梳状结构的交叉。图7.21 ❖ PIP和MIM电容由于下极板与衬底距离较远， 寄生电容较小，精度较好。
❖ （3）匹配的电阻要紧密靠近
❖ （4）在匹配电阻阵列的两端要放置Dummy 电阻。
❖ （5）不要使用较短的电阻区块，一般的方块 数为5个，高精度多晶硅电阻总长度至少为50 微米。
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5.3 电容版图设计
❖ 集成电路中的电容存在很多，有专门设计的 电容，也有寄生电容。
❖ 如相邻两层金属重叠会形成电容
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5.2 电阻常见版图画法
❖ （1）离子注入电阻
❖ 采用离子注入方式对半导体掺杂而得到的电 阻。
❖ 可以精确控制掺杂浓度和深度，阻值容易控 制且精度很高。分为P+型和N+型电阻。
❖ （2）多晶硅薄膜电阻
❖ 掺杂多晶硅薄膜电阻的放开电阻较大，是集 成电路中最常用到的一种电阻。
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5.2 电阻常见版图画法
❖ 2、电阻的版图设计
❖ （1）简单的电阻版图
❖ 电阻的阻值
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Ld Wd
R■
❖ 电阻的阻值=电阻的方块数×方块电阻。
❖ 这种阻值计算比较粗糙，没有计入接触孔电阻 和头区电阻。
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5.2 电阻常见版图画法
❖ （2）高阻值第精度电阻版图 ❖ 对上拉电阻和下拉电阻：对电阻阻值以及匹
配要求不是太高，只需要高阻值。 ❖ 狗骨型或折弯型 ❖ 图7.11
❖ 对于既有精度要求，又有匹配要求的电阻， 可以将这两个电阻交互排列放置。图7.16
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❖ （3）高精度电阻版图设计方法之二：电阻单 元的复用
❖ 与MOS管类似，电阻也最好使用某一单元进 行利用，通常选取一段宽度长度合适，受工 艺影响、温度影响总体性能较优的一段电阻 作为通用电阻，然后通过串联、并联，获得 其他阻值的电阻。图7.17
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5.3 电容版图设计
❖ 2、电容版图设计 ❖ 一般电路对电容精度要求不高，因此通常电
容是最后设计的。 ❖ 图7.22，“比例电容版图”：两个电容进行
匹配。将较小的电容放置中心位置，以保证 周围环境一致性。
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5.4 二极管版图
❖ 集成电路中普遍存在二极管。 ❖ psub-nwell二极管：P型衬底和N阱之间存在
单元进行复制组合，这样，加工的适配几率 就会减小。
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5.1 MOS器件常见版图画法
❖ （5）匹配器件共中心性：又称为四方交叉
❖ 在运算放大器的输入差分对中，两管的宽长 比都比较大。
❖ 采用四方交叉的布局方法，使两个管子在X轴 上产生的工艺梯度影响和Y轴上的工艺梯度影 响都会相互抵消。
❖ 将M1和M2分别分成两个宽度为原来宽度一 半的MOS管，沿对角线放置后并联。
❖ MOS管的栅和沟道之间会形成电容
❖ 1、电容的分类
❖ MOS管电容、多晶硅-N阱电容、精度较高的 多晶硅-多晶硅电容（PIP）以及金属-金属电 容（MIM）
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5.3 电容版图设计
❖ （1）MOS电容 ❖ 通常在滤波电路中使用，精度不高，误差可
达20%左右。 ❖ 将MOS管的源和漏接在一起，作为一个极板，
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5.2 电阻常见版图画法
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5.2 电阻常见版图画法
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5.2 电阻常见版图画法
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5.2 电阻常见版图画法
❖ 对于无法使用串、并联关系来构建的电阻， 可以在单元电阻内部取部分进行构建。
❖ 图7.18的实现方式。
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电阻匹配设计总结
❖ （1）采用同一材料来制作匹配电阻
❖ （2）匹配电阻的宽度要相同，且要足够宽。
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5.2 电阻常见版图画法
❖ （3）高精度电阻版图设计方法之一：虚设器 件
❖ 对电阻精度及匹配要求较高的电路：基准电 路；运算放大器的无源负载。
❖ 首选多晶硅电阻。 ❖ 虚设器件（Dummy Device）
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5.2 电阻常见版图画法
❖ 在需要匹配的器件两侧或周围增加虚设器件， 防止边上的器件被过多的可是，引起不匹配。
❖ （1）匹配器件相互靠近放置：减小工艺过程 对器件的差异。
❖ （2）匹配器件同方向性：不同方向的MOS 管在同一应力下载流子迁移率不同。
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5.1 MOS器件常见版图画法
❖ （3）匹配器件与周围环境一致：虚设器件， 避免刻蚀程度的不同。
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5.1 MOS器件常见版图画法
❖ （4）匹配器件使用同一单元：根器件法 ❖ 对于不同比例尺寸的MOS管，尽量使用同一