版图技术——CMOS集成电路版图设计

对新库的技术文件有三个选项
(4) 方法1：选“compile a new techfile”，点击OK按钮，出现Load Technology File对话框。在框中ASCII Technology File的文本区输入技术文件名(如csmc.tf)， 按OK按钮结束，出现对话框报告加载技术文件成功，新库已建立。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
7) AS和NS设置各层的选择性(后面介绍)。
2. 对LSW的设置
(1) 设置层符号。
① 在LSW中，选择Edit→Set Valid Layers…＝＞Set Valid Layer对话框。
Set Valid Layer对话框
② 点击层符号右边的选择开关，开关变黑，本层被选。 ③ 点击Apply按钮，层符号出现在LSW中。 ④ 点击LSW的Edit→Save，＝＞Save对话框。
第5章 CMOS集成电路的版图 设计
主要内容 5.1 MOS 场效应管的版图实现 5.2 版图设计规则 5.3 版图系统的设置 5.4 版图的建立 5.5 版图的编辑 5.6 棍棒图 5.7 版图设计方法概述
5.1 MOS 场效应管的版图实现
5.1.1 单个MOS管的版图实现
1. MOS管的结构和布局
建立新文件
同时出现版图编辑窗和层选择窗(LSW)
5.3.2 层选择窗(LSW)的设置
1. 对LSW的说明
Edit menu Technology file Inst button AV and NV buttons Current drawing or entry layer Pin button
(2)最小间距 例如，金属、多晶、有源区或阱都必须保持最小间距。 (3)最小包围 例如，N阱、N+离子注入和P+离子注入包围有源区应该有足够的余量;多晶硅、 有源区和金属对接触孔四周要保持一定的覆盖。
(4)最小延伸 例如，多晶栅极须延伸到有源区外一定长度。
5.3 版图系统的设置
5.3.1建立版图库
⑤ 按Ok存盘。
(2) 设置层符号的颜色和图案 ① 在LSW中，选Edit→Display Resource Editor…，＝＞“Display Resource Editor”对话框。
Display Resource Editor对话框
② 设置层的填充类型（Fill sytle）、填充颜色（Fill color）、外框颜色（Outline Color）、点画（Stipple）和线型（line sytle）。 ③ 按Apply按钮。 ④ 选File→Save…，＝＞“Save Display Resource File”框。 ⑤ 在Files区点击左键，＝＞/root/display.drf, 左键点击，使它进入Selection的文本框， 点击Ok关闭。 ⑥ 对话框报告root/display.drf文件已经存在，按Yes键。
Display Options 对话框
(2) Grid Controls 4个参数的缺省设置为1、5、0.5和0.5。对于1μm或者亚微米的设计规则，可设 置为0.1、0.5、0.01和0.01。
(3) Snap Modes 在下拉菜单中包含了各种选项。
Creat的模式
Edit的模式
2. 编辑器选项 选命令Option→layout Editor…＜E＞,＝＞“layout Editor Options”对话 框 。可以设置Gravity Controls（引力控制）、Conic sides（圆环边数)…等。
2) 选项框。
3) 显示对话框的方法： ① 若菜单命令后有三点，标准框会自动出现； ② 使用命令时双击中键或按＜F3＞键。
Move的选项对话框
5.3.4 使用Option菜单进行版图编辑窗设置
1. 显示命令 选命令Option→Display…＜e＞，＝＞“Display Options”对话框 。 (1) Display Controls
在ASCII Technology File区输入技术文件名
报告技术文件加载成功
(5) 方法2：选“Attach to an existing techfile”,出现Attach Design Library to Technology File对话框。在Technology Library文本区下拉菜单中选择技术库，例如 csmc15tech,按OK按钮即完成建库。 若新库名为abcd,建库完成后在CIW中显示： Design Libraryˋabcdˊsuccessfully attached to technology Library ˋcsms15techˊ 新库abcd已成功建立。
(c) 移动光标可看到圆弧
(d) 点击建立圆弧
(3) 等宽线 (path) ① 建立等宽线命令Create→path。 ② 在LSW中点击输入层。 ③ 双击鼠标中键或按＜F3＞键＝＞Create path 对话框。
④ 设置线宽度。 ⑤ 画等宽线。
Create path 对话框
(a) 每次点击建立另一段，终占双击
(a)源和漏的并联都用金属连接（叉指型）
(b)分别用有源区和金属进行并联连接
3.MOS管的复联 复联是MOS管先串后并和先并后串的连接。
(a) 电路图
(b) 版图
5.2 版图设计规则
设计规则是由几何限制条件和电学限制条件共同确定的版图设计的几何规定，这 些规定是以掩膜版各层几何图形的宽度、间距及重叠量等最小容许值的形式出现的。 版图设计规则一般都包含以下四种规则： (1) 最小宽度 例如，金属、多晶、有源区或阱都必须保持最小宽度。
(a) 点击左键
(b) 移动鼠标
(c) 点击左键建立矩形
(d) 完成的矩形
4）按＜Esc＞键停止画矩形命令。 2. 多边形（polygon） （1）方法1 ① 建立多边形命令：Create→polygon。 ② 选输入层。 ③ 画多边形。
(a) 点击第一点
(b) 继续点击
(c) 双击或按＜Enter＞键使多边形封闭
从库管理器建立新库的另一种方法
(6) 建立新文件:在库管理器,选命令File→New→Cell view…。在Create New File框 内输入库名和单元名(inv)后，先将tool选为virtuoso，在View Name的文本区会自动 生成Layout，点击Ok按钮，将同时出现版图编辑窗（virtuoso Layout Editing）和 层选择窗（LSW：Layer Select window）。
⑤ 完整的MOS管版版图必须包含两个部分：a）由源、栅和漏组成的器件；b） 衬底连接。
(a)PMOS管 完整的MOS管版图图形
(b)NMOS管
5.1.2 MOS管阵列的版图实现
1.MOS管串联 (1) 两个MOS管的串联。 N1的源、漏区为X和Y，N0的源、漏区为Y和Z。Y是它们的公共区域，如 果把公共区域合并,得到图5.7(d)所示的两个MOS管串联连接的版图。 从电流的方向可以决定，当MOS管串联时，它们的电极按S-D-S-D-S-D方 式连接。
AS and NS buttons
Layers Scroll bar
层选择窗 (LSW )
1) Edit（编辑）——是个下拉式命令菜单，有六个子菜单
2) 层符号——分三部分，① 左表示层的颜色及图案；② 中为层名；③ 右表 示层的用途。
层名 层的颜色及图案 层的用途
3) Inst——设置Instance为可选或不可选。 4) Pin——设置布线工具。 5)Technology file——技术文件名。 6) AV和NV按钮 ① AV设置各层都可视（图a)； ② 除输入层外，NV设置其余各层不可视(层符号变灰)（图b）； ③ 击鼠标中键使各层在可视和不可视间转换（图c）； ④ 层原为可视，点击中键变为不可视，再点击又恢复可视（图d)； ⑤ 鼠标左键点击原不可视的层就变为可视，且成为输入层（图e）。
(b) 完成的等宽线
4. 圆锥曲线 （1）圆（circle) ——命令：Create→conics→circle
(a) 点击圆心
(b) 移动鼠标
(c) 在圆周上点击画圆
(d) 完成的圆
（2）椭圆（Ellipse）——命令：Create→conics→Ellipse
(a) 点击边框第一角顶点
(b) 移动鼠标
（1）选命令window→Pan＜Tab＞，版图窗和CIW都显示： Point at center of the desired display：（希望显示的中点） 用鼠标左键点击屏幕右上角某一点，该点立即移到屏幕中心，第一象限成为画图区。 （2）用键盘上方向键实现坐标轴移动。
5.4.3建立几何图形 1. 矩形（Rectangle） 1）建立矩形命令：Create→Rectangle。 2）选输入层。 3）画矩形。
1. 建立新库步骤 (1) 从CIW进入库管理器，选命令Tools→Library Manager…。
(2) 在库管理器中选命令File→New→Library…，出现新库对话框。
进入库管理器
选建立新库命令
新库对话框
(3) 在Name 文本区输入新库名(例如mylib)。点击OK按钮，出现新库技术文件 对话框，新库mylib的技术文件有三种选项。
建立显示文件
按Yes键得到新的显示文件
5.3.3 版图编辑窗的设置
版图编辑窗
1. 图标栏（Icon Menu)
图标栏包含的命令
2. 状态栏（Status Banner) 位于版图编辑窗的第二行。 3. 菜单栏（Menu Banner) 位于版图编辑窗第三行。 4. 启动命令和取消命令的方法 (1) 启动命令 ① 从版图窗的菜单栏选命令。 ② 点击版图窗的图标。 ③ 用快捷键。 (2) 取消命令 ① 按＜Esc＞键。 ② 点击对话框中的Cancel。 (3) 命令的对话框 有两种对话框： 1) 标准框。启动命令时自动出现。
(a)电路图
(b)用金属连接节点
(c) 用有源区连接节点
(2)栅极竖直方向排列，节点连接既可用金属导线(图b)，也可用有源区进行连接 (图c）。
(a)电路图
百度文库(b)用金属连接节点
(c) 用有源区连接节点
(3)三个或三个以上MOS管并联。 ① 全部用金属进行源的连接和漏的连接(图a）,称为叉指形结构; ② 分别用金属和有源区进行源和漏的并联连接; ③ 金属连接和有源区连接联合使用(图b）。
(a) 电路图
(b) N1版图
(c) N0版图
(d) N1和N0串联版图
(2) 任意个MOS管串联。例如3个MOS管串联的版图。
(a)电路图
(b) 版图
2.MOS管并联(并联是指它们的源和源连接，漏和漏连接，各自的栅还是独立的。) (1)栅极水平放置，节点X和Y可用金属连线连接(图b)；也可用有源区连接(图c）。
layout Editor Options 对话框
5.4 版图的建立
5.4.1设置输入层
(1) 鼠标左键单击LSW的层符号即为输入层。 (2) 使用命令Edit →Layout Tap＜t＞。光标点击目标图形，目标图形所在层就变为 输入层。
5.4.2屏幕显示画图区
刚打开的版图窗，坐标原点在屏幕中央。
(d) 完成的多边形
（2）方法2
(3）加圆弧 ① 命令Create→polygon把多边形某一边画成圆弧。 ② 双击鼠标中键或按＜F3＞键，出＝＞reate Polygon选项框。 ③ 在框中点击Create Arc按钮。 ④ 在多边形中画圆弧。
（a）矩形拼接或重叠形成多边形
（b）合并后的多边形
(a) 点击起点 (b) 点击终点
(c) 点击边框对角顶点
(d) 完成的椭圆
（3）圆环（Donut）——命令：Create→conics→Donut
(a) 点击圆心
(b) 点击内圆周
(c) 点击外圆周
① MOS管的四种布局图
② 直线形排列的NMOS管
结构图
立体结构和俯视图
③ 源区、沟道区和漏区合称为MOS管的有源区(Active），而有源区之外的区域 定义为场区（Fox)。有源区和场区之和就是整个芯片表面。 Fox + Active = Surface
芯片表面包含有源区和场区两部分
④ N阱CMOS集成电路使用P型衬底，NMOS管直接制作在P型衬底上，PMOS 管做在N阱内。