实验二PMOS器件设计.docx
- 文档编号:23126650
- 上传时间:2023-05-08
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:1.20MB
实验二PMOS器件设计.docx
《实验二PMOS器件设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验二PMOS器件设计.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
实验二PMOS器件设计
实验二、PMOS器件设计
一、实验目的:
使用L-Edit设计一个PMOS器件。
二、实验要求:
1、进一步熟悉设计规则检查(DRC);
2、了解截面观察器;
3、初步了解例化
三、实验步骤:
L-Edit是一个画布局图的工具,即以各种不同颜色或图样的图层组合光罩的图样,本实验介绍各种绘制集成电路用的光罩所需要用到的基本图层,组合出PMOS布局图,并以详细的步骤引导读者学习L-Edit的基本功能。
操作流程:
进入L-Edit---建立新文件---环境设定---编辑组件---绘制多种图层形状---设计规则检查---修改对象---设计规则检查。
使用L-Edit画PMOS布局图的详细步骤
(1)打开L-Edit程序:
执行在..\Tanner\LEdit目录下的ledit.exe文件,或选择“开始”---“程序”---TannerEDA---L-EditPro---L-Edit命令,即可打开L-Edit程序,L-Edit会自动将工作文件命名为Layoutl.sdb并显示在窗口的标题栏上,如图11.1所示。
(2)另存新文件:
选择File---SaveAs命令,打开“另存为”对话框,在“保存在”下拉列表框中选择存储目录,在“文件名”文本框中输入新文件名称,例如,Exl0。
(3)取代设定:
选择File---ReplaceSetup命令,单击出现的对话框的Fromfile下拉列表右侧的Browser按钮,选择C:
\Tanner\LEdit82\Samples\SPR\example1\1ights.tdb文件,如图11.2所示,再单击OK按钮,就可将lights.tdb文件的设定选择性应用在目前编辑的文件,包括格点设定、图层设定等。
图11.2取代设定信息
(4)编辑组件:
L-Edit编辑方式是以组件(Cell)为单位而不是以文件(File)为单位的,每一个文件可有多个Cell,而每一个Cell可表示一种电路布局图或说明,每次打开新文件时自动打开一个Cell并将之命名为Cell0,如图11.3所示,其中,编辑画面中的十字为坐标原点。
图11.3编辑组件Cell0
(5)设计环境设定:
绘制布局图,必须要有确实的大小,因此要绘图前先要确认或设定坐标与实际长度的关系。
选择Set---Design命令,打开SetupDesign对话框,在Technology选项卡中出现使用技术的名称、单位与设定,本范例中的技术单位Technologyunits为以Lambda为单位,而Lambda单位与内部单位InternalUnit的关系可在Technologysetup选项组中设定,如图11.4所示,设定1个Lambda为1000个InternalUnit,也设定1个Lambda等于1个Micron。
图11.4技术设定
接着选择Grid选项卡,其中包括使用格点显示设定、鼠标停格设定与坐标单位设定,如图11.5所示。
本范例在Griddisplay选项组中设定1个显示的格点(Displayedgrid)等于1个坐标单位(Locatorunit),在Suppressgridlessthan文本框中设定当格点距离小于8个像素(pixels)时不显示;在Cursortype选项中设定鼠标光标显示为Smooth类型,在Mousesnapgrid文本框中设定鼠标锁定的格点为0.5个坐标单位(LocatorUnit);在OneLocatorUnit文本框中设定1个坐标单位为1000个内部单位(InternalUnits)。
图11.5格点设定
设定结果为1个格点距离等于1个坐标单位也等于1个Micron.。
(6)选取图层:
在画面左边有一个Layers面板,其中有一个下拉列表,可选取要绘制的图层,例如,Poly,则Layers面板会选取代表Poly图层的红色。
在L-Edit中的Poly图层代表制作集成电路中多晶硅(PolySilicon)所需要的光罩图样。
本范例绘制PMOS布局图会用到的图层包括(NWell图层)、(Active图层)、(NSelect图层)、(PSelect图层)、(Poly图层)、.(Metal1图层)、(Metal2图层)、(ActiveContact图层)、(Via图层),其各自的绘制结果分别如下。
图11.6观看NWell设计规则
选取Layers面板下拉列表中的NWell选项,使工具被选取,再从Drawing工具栏中选择工具,在Cell0编辑窗口画出占据横向24格纵向15格(注意此处为小栅格)的方形NWell,如图11.7所示。
图11.7绘制NWell的结果
(8)截面观察:
L-Edit有一个观察截面的功能,可观察利用该布局图设计出的组件的制作流程与结果。
选择Tools---Cross-Section命令(或单击按钮),打开GenerateCross-Section对话框,如图11.8所示。
图11.8截面观察产生设定
单击GenerateCross-Section对话框的Browser按钮,在弹出的对话框中选择..\LEdit\Samples\SPR\example1\lights.xst文件,再单击Pick按钮在编辑画面选择要观察的位置,再单击GenerateCross-Section对话框的OK按钮,结果如图11.9所示。
截面图中所谓的WellX即指NWell的意思,它是模拟在基板上根据布局图制作出的NWell的结果,从图中可看出NWell的宽度与布局图中的NWell宽度相同。
图11.9截面观察
(9)绘制Active图层:
设计了NWell的布局区域之后,接着设计主动区(Active)图层图样,Active图层在流程上的意义是定义PMOS或NMOS的范围,Active以外的地方是厚氧化层区(或称为场氧化层),故需要设计光罩以限定Active的区域,但要注意PMOS的Active图层要绘制在NWell图层之内。
同样,绘制Active图层必须先了解是使用何种流程的设计规则,在本范例中是使用MOSIS/ORBIT2.0U的设计规则。
观看Active图层绘制要遵守的设计规则可选择Tools---DRC命令,打开DesignRuleCheck对话框,单击其中的Setup按钮会出现SetupDesignRules对话框(或单击胺钮),再从Ruleslist列表框中选择2.1ActiveMinimumWidth选项,可知Active的最小宽度有3个Lambda的要求,如图11.10所示。
图11.10Active设计规则
选取Layers面板中下拉列表中的Active选项,使工具被选取,再从Drawing工具栏中选择工具,在Cell0编辑窗口中画出占据横向10格纵向5格的方形Active于NWell图层中,如图11.11所示。
图11.11Active绘制结果
(10)截面观察:
利用截面观察功能观察主动区绘制后的截面图。
选择Tools---Cross-Section命令(或单击按钮),打开GenerateCross-Section对话框,单击该对话框中的Browser按钮,在弹出的对话框中选择..\..\LEdit82\Samples\SPR\example1
\lights.xst文件,单击Pick按钮在编辑画面选择要观察的位置,再单击GenerateCross-Section对话框的OK按钮,结果如图11.12所示。
根据布局图绘制的Active的部分,从图中可看出Active以外的部分皆被厚氧化层所覆盖。
基板露出部分即为Active定义的部分。
图11.12截面观察
(11)设计规则检查:
由于绘制的图样是要制作集成电路的光罩图样,必须配合设计规则绘制图层,才能确保流程时的效率。
选择Tools---DRC命令,打开DesignRuleCheck对话框,选中Writeerrorstofile复选框将错误项目纪录至Cell0.drc文件或自行取文件名,若单击“确定”按钮,则进行设计规则检查。
进行设计规则检查的结果如图11.13所示。
发现有一个错误,单击“确定”按钮后,可选择Tools---ClearErrorLayer命令清除错误符号,或单击按钮清除。
图11.13设计规则检查结果
利用L-Edit中的File---Open命令打开错误纪录文件Cell0.drc,打开Cell0.drc的内容如图11.14所示,有一个错误,系统显示是违背了设计规则4.6,并标出发生错误的坐
标范围。
图11.14设计规则检查结果
先回到Exl0.tdb文件观看本范例设计规则的4.6规则是什么,选择Tools---DRC命令,打开DesignRuleCheck对话框,单击其中的Setup按钮会打开SetupDesignRules对话框(或单击按钮),从其中的Ruleslist列表框中选择4.6NotExisting选项,可以观看该条设计规则设定,如图11.15所示。
图11.15设计规则检查结果
此规则说明NotSelectedActive层不能存在,NotSelectedActive层的定义可以选择Setup---Layer命令观看其定义。
4.6规则是说Active图层必须要与PSelect
图层或NSelect重叠,而不能单独存在,否则设计规则检查会有错误。
(12)绘制PSelect图层:
设计了Active的布局区域之后,并需加上PSelect或NSelect图层与Active图层重叠。
在PMOS中需要布置的是P型杂质,PSelect图层在流程上的意义是定义要布置P型杂质的范围,故需要设计光罩以限定P型杂质的区域。
但要注意PSelect区域要包住Active图层,否则设计规则检查会有错误。
同样,绘制PSelect图层必须先了解是使用哪种流程的设计规则,本范例是使用MOSIS/ORBIT2.0U的设计规则。
要观看PSelect图层绘制要遵守的设计规则可选择Tools---DRC命令,打开DesignRuleCheck对话框,单击Setup按钮会出现SetupDesignRules对话框(或单击按钮),再从Ruleslist列表框中选择4.2b/2.5ActivetoP-SelectEdgeActiveMinimumWidth选项,如图11.17所示
图11.17PSelect设计规则
从4.2b规则内容可知,若Active完全在PSelect内,则Active的边界要与PSelect的边界至少要有两个Lambda的距离,这是环绕(Surround)规则。
选取Layers面板中下拉列表中的PSelect选项,使工具被选取,再从Drawing工具栏中选择工具,于Cell0编辑窗口中画出占据横向18格,纵向9格的方形于NWell图层中,绘制PSelect图层的结果如图11.18所示,图中还利用标尺工具标示出4.2b环绕(Surround)规则所规定的地方。
图11.18绘制PSelect结果
另外,要注意的是Active与PSelect交集处被定义为pdiff层,pdiff与NWell也有一个环绕规则需要注意,设计规则2.3aSource/DrainActivetoWellEdge如图11.19所示,此规则说明规定在NWell范围内,pdiff的边界与NWell的边界至少要距离5个Lambda,这是一个环绕(Surround)规则,pdiff层的定义可以用选择Setup—Layer命令来观看,如图11.20所示。
图11.19设计规则
(13)绘制Poly图层:
接下来绘制Poly图层,Poly图层在流程上的意义是定义成长多晶硅(PolySilicon),需要设计光罩以限定多晶硅区域。
同样,绘制Poly图层必须先了解是使用哪种流程的设计规则,本范例是使用MOSIS/ORBIT2.0U的设计规则。
要观看Poly图层绘制要遵守的设计规则可选择Tools—DRC命令,打开DesignRuleCheck对话框,单击其中的Setup按钮打开SetupDesignRules对话框(或单击按钮),再从其中的Ruleslist列表框中选择3.1PolyMinimumWidth选项,如图11.22所示。
从3.1规则内容可知,Poly的最小宽度有两个Lambda的要求。
图11.22Poly设计规则
选取Layers面板中下拉列表中的Poly选项,使工具被选取,再从Drawing工具栏中选择工具,在Cell0编辑窗口画出占据横向2格,纵向7格的方形于NWell图层中,绘制Poly图层的结果如图11.23所示。
图11.23Poly图层绘制结果
(14)设计规则检查:
由于绘制的图样是要制作集成电路的光罩图样,必须配合设计规则绘制图层,才能确保流程时的效率。
选择Tools—DRC命令,打开DesignRuleCheck对话框,选中Writeerrorstofile复选框将错误项目纪录到Cell0.drc文件或自行取文件名,若单击“确定”按钮,则进行设计规则检查。
进行设计规则检查的结果如图11.24所示,发现有两个错误,单击“确定”按钮后,可选择Tools—ClearErrorLayer命令清除错误符号,或利用按钮清除。
(15)检查错误:
利用L-Edit中的File—Open命令打开错误纪录文件Cell0.drc。
打开Cell0.drc的内容如图11.25所示,其中有两个错误,系统显示都是违背了设计规则3.3,
并标出发生错误的坐标范围。
图11.24设计规则检查结果
图11.25设计规则检查结果
先回到Exl0.tdb文件观看本范例设计规则的3.3规则是什么,选择Tools—DRC命令,打开DesignRuleCheck对话框,单击其中的Setup按钮打开SetupDesignRules对话框(或单击按钮),再从Ruleslist列表框中选择3.3GateExtensionoutofActive选项,可以观看该条设计规则的设定,如图11.26所示。
图11.26Poly设计规则
从3.3延伸(Extension)规则可看出,Poly图层必须延伸出Active区域有最小两个Lambda的限制,而本范例在第一个图所绘制的Poly延伸出Active区域只有1个格点,也就是延伸只有1个Lambda,故违反了设计规则。
故将图11.23所绘制的Poly图层延伸出Active区域为两个格点即可。
(16)修改对象:
将图11.23所绘制的Poly图层改为延伸出Active区域为两个格点的方式,可选择Edit—EditObject(s),打开Editobject(s)对话框,可在其中的Showboxcoordinatesusing下拉列表框中选择Comers选项,如图11.27所示。
图11.27修改Poly对象93
在EditObject(s)对话框中,Y1代表方形下边的Y坐标值,Y2代表方形上边的坐标值,Xl代表方形左边的X坐标值,X2代表方形右边的坐标值。
Y坐标值是往上增加,而X坐标值是往右增加。
将Y1下降1即将Y1处改为3.000,将:
Y2上升1即将Y2处改为12.000,单击“确定”按钮,即可将Poly图层形状修改呈上下各延伸出Active区两个Lambda的要求。
也可以利用Alt键加鼠标拖曳的方式来修改对象大小。
修改后再进行设计规则检查即无错误,如图11.28所示。
图11.28设计规则检查结果
(17)截面观察:
利用L-Edit的观察截面的功能来观察该布局图设计出的组件的制作流程与结果。
选择Tools—Cross-Section命令,或单击按钮,打开GenerateCross-Section对话框,单击该对话框的Browser按钮,在弹出对话框中选
择..\LEdit82\Samples\SPR\example1\lights.xst文件,再单击Pick按钮在编辑画面选择要观察的位置,再单击GenerateCross-Section对话框的OK按钮,结果如图11.29所示,它是模拟在基板上根据布局图制作出的结果,从图中可看出在NWell中的Poly闸极区与两旁pdiff扩散区(源极与汲极),闸极下方为通道。
因为在实际流程上,先制作Poly闸极区再进行扩散,即在Poly闸极区下方的区域(信道)不会被扩散到,而形成分布在Poly两旁的两个pdiff扩散区。
在绘制布局图时,可依读者的喜好及熟练度自行决定绘图顺序,不需要依照流程时的先后次序来绘制。
图11.29观看截面图
(18)绘制ActiveContact图层:
PMOS的源极区与汲极区各要接上电极,才能在其上加入偏压。
各组件之间的信号传递,也需要靠金属线连接,在最底层的金属线是以Metal1图层表示。
在金属层制作之前,组件会被沉积上一层绝缘层(氧化层),为了让金属能接触至扩散区(源极与极汲),必须在此绝缘层上蚀刻出一个接触孔,此接触孔是为了能使金属层能与扩散区接触,Metal1与扩散区之间的接触孔以ActiveContact图层表示。
要观看ActiveContact图层绘制所要遵守的设计规则,可选择Tools—DRC命令,打开DesignRuleCheck对话框,单击其中的Setup按钮会打开SetupDesignRules对话框(或单击按钮),再从其中的Ruleslist列表框中选择6.1AActiveContactExactSize选项,如图11.30所示。
图11.30ActiveContact设计规则
从6.1A规则的内容可知,ActiveContact图层有一个标准宽度的限制,其宽度限定为两个Lambda的大小,这是标准宽度(ExactWidth)规则。
选择Layers面板中下拉列表中的ActiveContact选项,使按钮被选择,再从Drawing工具栏中选择工具,在Cell0编辑窗口的Active图层中画出占据横向两格、纵向两格的方形,左右两个扩散区各画一个ActiveContact,绘制ActiveContact图层的结果如图11.31所示。
图11.31ActiveContact设计规则
要注意ActiveContact图层与Active图层之间还有一个环绕规则要遵守,如图11.32所示。
图11.32ActiveContact设计规则
从6.2A环绕(Surround)规则可看出,ActiveContact图层边界与fieldactive图层边界必须至少有1.5个Lambda的限制,其中fieldactive图层是Poly区以外的主动区部分。
(19)截面观察:
利用L-Edit的观察截面的功能,观察该布局图设计出的组件的制作流程与结果。
选择Tools—Cross-Section命令,选定截面观察的位置,结果如图11.34所示,它是模拟在基板上根据布局图制作出的组件截面图,从图中可看出在NWell中的闸极区(Poly)与两旁扩散区(源极与汲极),闸极下方为通道。
组件表面有一层绝缘层,但在画ActiveContact区域的位置有被蚀刻到基板的孔,该接触孔是为了使金属层能与扩散区接触。
(20)绘制Metal1图层:
NMOS的源极与汲极都要接上电极,才能在其上加入偏压,各组件之间的信号传递也需要靠金属线连接,在最底层的金属线以Metal1图层表示。
要查看Metal1图层绘制要遵守的设计规则可通过选择Tools—DRC命令来进行,单击打开的DesignRuleCheck对话框中的Setup按钮会出现SetupDesignRules对话框(或单击按钮),从其中的Ruleslist列表框中选择7.1Metal1MinimumWidth选项,从中可以看到Metal1有最小宽度的限制,其宽度限定最小为3个Lambda,这是最小宽度(MinimumWidth)规则。
选取Layers面板下拉菜单中的Metal1选项,使工具被选取,再从Drawing工具栏中选择工具,在Cell0编辑窗口的ActiveContact周围画出占据横向3格、纵向3格的方形,左右两个扩散区各画一个Metal1区块,绘制Metal1图层的结果如图11.35所示。
图11.35绘制Metal1图层的结果
(21)设计规则检查:
由于绘制的图样是要制作集成电路的光罩图样,必须配合设计规则绘制图层,才能确保流程时的效率。
选择Tools—DRC命令,打开DesignRuleCheck对话框,选中其中的Writeerrorstofile复选框将错误项目纪录到Cell0.drc文件或自行取文件名,之后若单击“确定”按钮,则会进行设计规则检查。
进行设计规则检查的结果如图11.36所示,发现有24个错误,单击“确定”按钮后,可选择Tools—ClearErrorLayer命令清除错误符号,或单击按钮清除。
图11.36设计规则检查的结果
(22)检查错误:
利用L-Edit中的File—Open命令打开错误纪录文件Cell0.drc。
打开Cell0.drc的内容如图11.37所示,有24个错误,系统显示它们都违背了设计规则7.4,并标出发生错误的坐标范围。
图11.37设计规则检查的结果
先回到Exl0.tdb文件观看本范例设计规则的7.4规则是什么,选择Tools—DRC命令,打开DesignRuleCheck对话框,单击其中的Setup按钮会出现SetupDesignRules对话框(或单击按钮),再从其中的Ruleslist列表框中选择7.4MetallOverlapofActiveContact选项来观看该条设计规则的设定,如图11.38所示。
图11.38设计规则
从7.4环绕(Surround)规则可看出,ActiveContact图层边界与Metal1图层边界必须至少有1个Lambda的限制,而图11.35中ActiveContact图层与Metal1层边界只有0.5个格点,故不符合此设计规则而发生错误。
修改方式为将Metal1放大成宽4个格点高4个格点即可,如图11.39所示。
图11.39设计规则检查结果
(23)截面观察:
利用L-Edit的观察截面的功能,可观察该布局图设计出的组件的制作流程与结果。
选择Tools—Cross-Section命令(或单击按钮),将打开GenerateCross-Section对话框,单击其中的Browser按钮,在弹出的对话框中选择..\LEdit82\Samples\SPR\example1\lights.xst文件,单击其中的Pick按钮在编辑画面选择要观察的位置,再单击GenerateCross-Section对话框的OK按钮,它是模拟在基板上根据布局图制作出的组件截面图,从图中可看出在NWell中的闸极区(Poly)与两旁扩散区(源极与汲极),闸极下方为通道。
画有ActiveContact区域的位置有被蚀刻到基板的孔,此接触孔是为了使金属层Metal1能与扩散区接触,图中看出Metal1图层通过接触孔与扩散区相接。
(24)重新命名:
将Cell0的名称重新命名,可选择Cell—Rename命令,打开RenameCellCell0对话框,将cel
- 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:
- 实验 PMOS 器件 设计