cxx版图学习初级个人经验.docx

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cxx版图学习初级个人经验

CXX版图设计学习

目录

1写在前面的话，一些感受、声明和注意事项

2开始—画最简单的单元反相器

3工艺层的相关知识

1写在前面的话

本人也是刚开始学习版图设计，但觉得版图的一些学习资料繁杂，难度深浅不一，对于一个新手来说很难通过这些学习资料自学成才，通过这一个多星期的学习，我将以自己独特的方式来组织这些学习资料，从而使得一个毫无基础的新手可以快速入门。

再次声明，这篇材料是各种版图资料的重新组合。

以后有什么想说的还会继续补充。

学习这种实践性很强的技术，只看书显然是不够的，必须要在软件上实际操作，通过不断的熟悉软件和设计规则来快速成为一名版图设计工程师。

本人的学习计划是实践+理论+实践+理论……

2开始—画最简单的单元反相器

VirtuosoEditing的使用简介

全文将用一个贯穿始终的例子来说明如何绘制版图。

这个例子绘制的是一个最简单的非门的版图。

§2－1建立版图文件

使用librarymanager。

首先，建立一个新的库myLib，关于建立库的步骤，在前文介绍cdsSpice时已经说得很清楚了，就不再赘述。

与前面有些不同的地方是：

由于我们要建立的是一个版图文件，因此我们在technologyfile选项中必须选择compileanewtechfile,或是attachtoanexsitingtechfile。

这里由于我们要新建一个techfile，因此选择前者。

这时会弹出loadtechfile的对话框，如图2-1-1所示。

在ASCIITechnologyFile中填入csmc1o0.tf即可。

接着就可以建立名为inv的cell了。

为了完备起见，读者可以先建立inv的schematicview和symbolview（具体步骤前面已经介绍，其中pmos长6u，宽为0.6u。

nmos长为3u，宽为0.6u。

model仍然选择hj3p和hj3n）。

然后建立其layoutview，其步骤为：

在tool中选择virtuoso－layout，然后点击ok。

§2－2绘制inverter掩膜版图的一些准备工作

首先，在librarymanager中打开inv这个cell的layoutview。

即打开了virtuosoediting窗口，如图2-2-1所示。

版图视窗打开后，掩模版图窗口显现。

视窗由三部分组成：

Iconmenu,menubanner,statusbanner.Iconmenu（图标菜单）缺省时位于版图图框的左边，列出了一些最常用的命令的图标,

要查看图标所代表的指令，只需要将鼠标滑动到想要查看的图标上，图标下方即会显示出相应的指令。

menubanner（菜单栏）,包含了编辑版图所需要的各项指令，并按相应的类别分组。

几个常用的指令及相应的快捷键列举如下：

ZoomIn-------放大（z）Zoomoutby2-------缩小2倍（Z）

Save-------保存编辑（f2）Delete-------删除编辑（Del）

Undo-------取消编辑（u）Redo-------恢复编辑（U）

Move-------移动（m）Stretch-------伸缩（s）

Rectangle-------编辑矩形图形（r）Polygon-------编辑多边形图形（P）

Path-------编辑布线路径（p）Copy-------复制编辑（c）

statusbanner（状态显示栏），位于menubanner的上方，显示的是坐标、当前编辑指令等状态信息。

在版图视窗外的左侧还有一个层选择窗口（LayerandSelectionWindowLSW）。

LSW视图的功能：

1）可选择所编辑图形所在的层；

2）可选择哪些层可供编辑；

3）可选择哪些层可以看到。

由于我们所需的部分版图层次在初始LSW中并不存在，因此下一步要做的是：

建立我们

自己的工艺库所需的版图层次及其显示属性。

为了简单起见，以下仅列出绘制我们这个版图

所需的最少版图层次。

如何来修改LSW中的层次呢？

以下就是步骤：

1．切换至CIW窗口，在technologyfile的下拉菜单中选择最后一项editlayers出现如图窗口

2．在technologylibrary中选择库mylib，先使用delete功能去除不需要的层次。

然后点击add添加必需的层次，add打开如下图的窗口：

其中，layername中填入所需添加的层的名称。

Abbv是层次名称缩写。

Number是系统给层次的内部编号，系统保留128－256的数字作为其默认层次的编号而将1－127留给开发者创造新层次。

Purpose是所添加层次的功用，如果是绘图层次，一般选择drawing。

Priority是层次在LSW中的排序位置。

其余的选项一般保持默认值。

在右边是图层的显示属性。

可以直接套用其中某些层次的显示属性。

也可以点击editresources自己编辑显示属性。

如图2-2-5所示（这个窗口还可以在LSW中调出）编辑方法很简单，读者可以自己推敲，就不再赘述。

上述工作完毕后就得到我们所需的层次。

接着我们就可以开始绘制版图了。

注意：

你一定发现了LSW板中的各个层排放的顺序，对，它们就是按照工艺中最底层到最高层的顺序排放的，这样会比较有利于在画版图的时候找到相应的层。

§2－3绘制版图

一．画pmos的版图（新建一个名为pmos的cell）

1．画出有源区

在LSW中，点击active（dg），注意这时LSW顶部显示active字样，说明active层

为当前所选层次。

然后点击iconmenu中的rectangleicon，在vituosoediting窗口中

画一个宽为3.6u，长为6u的矩形。

这里我们为了定标，必须得用到标尺。

点击

misc/ruler即可得到。

清除标尺点击misc/clearruler。

如果你在绘制时出错，点击需

要去除的部分，然后点击deleteicon。

2．画栅

在LSW中，点击poly（dg），画矩形。

与有源区的位置关系如下图：

3．画整个pmos

为了表明我们画的是pmos管，我们必须在刚才图形的基础上添加一个pselect层，这一层将覆盖整个有源区0.6u。

接着，我们还要在整个管子外围画上nwell，它覆盖有源区1.8u。

如下图所示：

4．衬底连接

pmos的衬底（nwell）必须连接到vdd。

首先，画一个1.2u乘1.2u的active矩形；然后在这个矩形的边上包围一层nselect层（覆盖active0。

6u）。

最后将nwell的矩形拉长，完成后如下图所示：

这样一个pmos的版图就大致完成了。

接着我们要给这个管子布线。

二．布线

pmos管必须连接到输入信号源和电源上，因此我们必须在原图基础上布金属线。

1．首先我们要完成有源区（源区和漏区）的连接。

在源区和漏区上用contact（dg）层

分别画三个矩形，尺寸为0.6乘0.6。

注意：

contact间距为1.5u。

注意：

每种工艺中接触孔的大小是一定的，可以用contact生成工具画出标准的孔。

2．用metal1（dg）层画两个矩形，他们分别覆盖源区和漏区上的contact，覆盖长度为

0.3u。

3．为完成衬底连接，我们必须在衬底的有源区中间添加一个contact。

这个contact每

边都被active覆盖0.3u。

4．画用于电源的金属连线，宽度为3u。

将其放置在pmos版图的最上方。

布线完毕后的版图如下图所示：

通过以上步骤我们完成了pmos的版图绘制。

接下来我们将绘制出nmos的版图。

（勤于思考的你一定会想知道为什么栅极两边都画3个接触孔，而不是一个。

简单的解释就是对称，保证金属接触良好，多画几个只有好处。

三．画nmos的版图

绘制nmos管的步骤同pmos管基本相同（新建一个名为nmos的cell）。

无非是某些参数变化一下。

下面给出nmos管的图形及一些参数，具体绘制步骤就不再赘述。

四．完成整个非门的绘制及绘制输入、输出

1．新建一个cell（inv）。

将上面完成的两个版图拷贝到其中，并以多晶硅为基准将两图对齐。

然后，我们可以将任意一个版图的多晶硅延长和另外一个的多晶硅相交

2．输入：

为了与外部电路连接，我们需要用到metal2。

但poly和metal2不能直接

连，因此我们必须得借助metal1完成连接。

具体步骤是：

a．在两mos管之间画一个0.6乘0.6的contact

b．在这个contact上覆盖poly，过覆盖0.3u

c．在这个contact的左边画一个0.6乘0.6的via，然后在其上覆盖metal2（dg）

过覆盖0.3u

d．用metal1连接via和contact，过覆盖为0.3u

从下图中可以看得更清楚：

3．输出：

先将两版图右边的metal1连起来（任意延长一个的metal1，与另一个相交）。

然后在其上放置一个via，接着在via上放置metal2。

五．作标签

1．在LSW中选择层次text（d3），点击create/label，在弹出窗口中的labelname中填入vdd！

并将它放置在版图中相应的位置上。

2．按同样的方法创制gnd！

、A和Out的标签。

完成后整个的版图如下：

至此，我们已经完成了整个非门的版图的绘制。

下一步将进行DRC检查，以检查版图在绘制时是否有同设计规则不符的地方。

版图的DRC可以用Diva验证，但是大部分公司不会用这种简单的验证方法，其他方法我以后会加上。

好了相信大家按照上面的步骤很快就能把反相器画出来了。

3工艺相关知识

这一章是通过制作MOS工艺来更进一步理解画版图的各个层的含义

3.1CMOS集成电路制造工艺简介

集成电路的制造工艺包括衬底外延生长、掩膜制版、光刻、掺杂、绝缘层、金属层形成等等。

它们实际上是一层一层做出来的，类似与叠罗汉的结构。

看图3-2是NMOS管的剖面图，以及具体工艺流程，记住这些过程对以后会有很大的帮助。

工艺过程描述如下：

（1）对P型硅片进行氧化，生成较薄的一层Si3N4，然后进行光刻，刻出有源区后进行场氧化。

（2）进行氧化（栅氧化），在暴露的硅表面生成一层严格控制的薄SiO2层。

（3）淀积多晶硅，刻蚀多晶硅以形成栅极及互连线图形。

（4）将磷或砷离子注入，多晶硅成为离子注入的掩膜（自对准），形成了MOS管的源区和漏区；同时多晶硅也被掺杂，减小了多晶硅的电阻率。

（5）淀积SiO2，将整个结构用SiO2覆盖起来，刻出与源区和漏区相连的接触孔。

（6）把铝或其它金属蒸上去，刻出电极及互连线

图3-2硅栅NMOS管剖面图

（a）

图3-3硅栅MOS管的制造工序

（a）场氧化、光刻有源区；（b）栅氧化；（c）淀积多晶硅、刻多晶硅；（d）N+注入；

（e）淀积SiO2,刻接触孔；（f）蒸铝、刻铝电极和互连