新版圖設(shè)計實例演示文稿第1頁，共28頁。優(yōu)選新版圖設(shè)計實例第2頁，共28頁。MOS場效應(yīng)管的版圖實現(xiàn)單個MOS管的版圖實現(xiàn)1.MOS管的結(jié)構(gòu)和布局①MOS管的四種布局圖第3頁，共28頁。③源區(qū)、溝道區(qū)和漏區(qū)合稱為MOS管的有源區(qū)(Active），而有源區(qū)之外的區(qū)域定義為場區(qū)（Fox)。有源區(qū)和場區(qū)之和就是整個芯片表面。Fox+Active=Surface

芯片表面包含有源區(qū)和場區(qū)兩部分

④N阱CMOS集成電路使用P型襯底，NMOS管直接制作在P型襯底上，PMOS管做在N阱內(nèi)。第4頁，共28頁。⑤完整的MOS管版版圖必須包含兩個部分：a）由源、柵和漏組成的器件；b）襯底連接。第5頁，共28頁。5.1.2MOS管陣列的版圖實現(xiàn)

1.MOS管串聯(lián)(1)兩個MOS管的串聯(lián)。N1的源、漏區(qū)為X和Y，N0的源、漏區(qū)為Y和Z。Y是它們的公共區(qū)域，如果把公共區(qū)域合并,得到圖5.7(d)所示的兩個MOS管串聯(lián)連接的版圖。

從電流的方向可以決定，當(dāng)MOS管串聯(lián)時，它們的電極按S-D-S-D-S-D方式連接。(a)電路圖

(b)N1版圖(c)N0版圖(d)N1和N0串聯(lián)版圖

(2)任意個MOS管串聯(lián)。例如3個MOS管串聯(lián)的版圖。(a)電路圖

(b)版圖

第6頁，共28頁。2.MOS管并聯(lián)(并聯(lián)是指它們的源和源連接，漏和漏連接，各自的柵還是獨立的。)(1)柵極水平放置，節(jié)點X和Y可用金屬連線連接(圖b)；也可用有源區(qū)連接(圖c）。(2)柵極豎直方向排列，節(jié)點連接既可用金屬導(dǎo)線(圖b)，也可用有源區(qū)進(jìn)行連接(圖c）。第7頁，共28頁。(3)三個或三個以上MOS管并聯(lián)。①全部用金屬進(jìn)行源的連接和漏的連接(圖a）,稱為叉指形結(jié)構(gòu);②分別用金屬和有源區(qū)進(jìn)行源和漏的并聯(lián)連接;③金屬連接和有源區(qū)連接聯(lián)合使用(圖b）。3.MOS管的復(fù)聯(lián)復(fù)聯(lián)是MOS管先串后并和先并后串的連接。第8頁，共28頁。1.CMOS門電路(1)反相器電路圖

版圖1

版圖2

版圖1特點:多晶柵豎直排列,MOS管源區(qū)面積小,因而反相器面積也小。

版圖2特點:多晶柵水平排列,MOS管漏極金屬與電源、地金屬線之間的空檔允許其它金屬線通過,因水平尺寸較大而使面積稍大一些。第9頁，共28頁。(2)異或門

版圖1特點:多晶柵豎直放置;MOS管排成4行,第2和第4行構(gòu)成或非門,第1和第3行構(gòu)成與或非門.整個版圖較高。第10頁，共28頁。

版圖2特點:或非門和與或非門分開布局,P管和N管各占一行。第11頁，共28頁。(3)二輸入端與門(and2)

特點：與門由與非門和反相器串聯(lián)而成，采用合并公共區(qū)域的技巧，將P管接電源的有源區(qū)公用，N管接地的有源區(qū)公用，器件的排列很緊湊，面積很小。第12頁，共28頁。(4)與或非門(AOI)

提示：設(shè)計AOI或OAI的版圖，一定要熟練掌握MOS管串聯(lián)和并聯(lián)的畫法后進(jìn)行，看清每個MOS管的輸入信號，用棍棒圖畫出草圖后再畫版圖。第13頁，共28頁。(5)或與非門（OAI)

提示：對比AOI和OAI電路圖和版圖的區(qū)別和畫法，鞏固和熟練掌握CMOS復(fù)聯(lián)電路版圖的畫法。第14頁，共28頁。(6)全加器第15頁，共28頁。版圖第16頁，共28頁。

特點：①和異或門相似，幾個輸入信號被幾乎所有的器件公用，設(shè)計版圖時要充分注意這一特點。②版圖把A、B、C多晶分成二段且排成二列，A線在上面(靠近Vdd)轉(zhuǎn)折連接，B線在下面(靠近Vss)轉(zhuǎn)折連接，C線二段不能直接連接，在Vss附近用金屬連接。③用左面一列A、B、C多晶布局器件的串并聯(lián)，右面一列A、B、C多晶布局器件的串聯(lián)。整個電路分為4行，第2和第3行組成進(jìn)位電路的前級，第1行和第4行組成求和電路的前級。④進(jìn)位與求和的輸出反相器采用較大的寬長比。⑤在版圖中間一條橫的金屬線阻擋了進(jìn)位部分串并聯(lián)電路的輸出從上至下進(jìn)行連接，用多晶從該金屬線下穿過將這段輸出金屬連接。第17頁，共28頁。2.CMOSRAM單元及陣列(1）CMOSRAM單元

特點：版圖用雙層金屬設(shè)計。兩個反相器共源，它們的交叉連接和襯底連接都用金屬1，兩條位線也用金屬1作為連線。Vdd、Vss和W用金屬2作為導(dǎo)線。門管的多晶柵和金屬1連接，然后金屬1經(jīng)過通孔連接到用字線。阱和襯底的接觸也經(jīng)過通孔連接到Vdd和Vss。第18頁，共28頁。(2)CMOSRAM陣列

特點：存儲單元排成陣列時，列的方向只要求相鄰單元位線的間距符合設(shè)計規(guī)則；行的布局合并了公共區(qū)域，即Vdd和Vss共用。第19頁，共28頁。3.CMOSD觸發(fā)器

(1)無置位和復(fù)位端的D觸發(fā)器電路圖

電路圖中,用鐘控反相器代替反相器和傳輸門（TG2）串聯(lián)。第20頁，共28頁。版圖

特點：1）版圖為4行結(jié)構(gòu)，中間兩行構(gòu)成反相器，多晶從第2行延伸到第3行就形成反相器。2）第1行和第4行構(gòu)成傳輸門，雖然被第2、3行分隔開，但這兩行MOS管不需要多晶共用，只用金屬進(jìn)行源漏連接，即使這些金屬連線跨過中間兩行有源區(qū)，也不會形成寄生MOS管。3）CP多晶放在Vdd線下，CPb多晶沿Vss水平布線，在中央部位，這兩條多晶都從有源區(qū)的空隙分別延伸到Vdd和Vss線附近，與傳輸門器件的柵級連接。4）主觸發(fā)器采用鐘控反相器，節(jié)省一根金屬連線。第21頁，共28頁。(2)帶置位端的D觸發(fā)器電路圖

版圖

特點：器件仍分為4層，CP和CPb也位于上下兩邊，并且在CP多晶的上方增加一條水平的多晶作為復(fù)位（R）。CPb線在水平和垂直方向的連接采用金屬過渡。主觸發(fā)器采用鐘控或非門，節(jié)省一根金屬連線。第22頁，共28頁。4.CMOS放大器第23頁，共28頁。分割輸入器件實現(xiàn)四方交叉：將M3變?yōu)镸3a和M3b，M4變?yōu)镸4a和M4b，就可以實現(xiàn)四方交叉，保證輸入器件的對稱性。第24頁，共28頁。

由于全部電流都要通過輸入晶體管中的每一個，例如，有時整個電流完全在M3，當(dāng)差分信號關(guān)斷時，M3關(guān)斷M4接通，整個電流又完全在M4，信號每擺動一次就切換一次，為了承受這一電流，在M3和M4之間的金屬線需要達(dá)到一定的寬度，采用二條金屬線連接M3和M4的源極，并且從M4b和M3b的中間向下，這樣，M3導(dǎo)通時電流將通過M3a和M3b，即它的兩半把電流向下送到中心導(dǎo)線。第25頁，共28頁。第26頁，共28頁。M3