MOS管并联版图设计与半导体工艺解析

"本文主要介绍了CMOS集成电路版图设计中的MOS管并联技术，以及版图的基本概念、器件尺寸设计、图形绘制和版图设计规则。" 在CMOS集成电路的版图设计中，有时需要将三个或更多的MOS管并联起来，以模拟大尺寸MOS管的效果。这种并联方法通常采用金属连接，特别是对于源极和漏极，它们通过叉指型结构相连，确保电流能有效地流动。版图是集成电路制造过程中的关键步骤，它涉及将掩膜版上的图形转移到硅片上，以创建实际的电路。 版图是集成电路设计的核心，它必须与对应的电路设计严格匹配，包括所有器件、端口和连线。在版图中，MOS管的结构包括栅极、源极、漏极和导电沟道。栅极控制着器件的工作状态，而源极和漏极则负责电流的流入和流出。导电沟道位于栅极和有源区之间，电流在此通道中流动。 单个MOS管的版图实现由有源区、栅极和导电沟道组成。有源区是源极、漏极及导电沟道所在的部分，场区则是芯片上除有源区之外的区域。沟道长度和宽度决定了MOS管的性能，通常以宽长比（W/L）来表示，例如，一个20/5的MOS管意味着宽度为20，长度为5。 在绘制版图时，需要使用特定的图层来区分不同的结构和功能。例如，Nwell和Pwell代表N型和P型阱，Active表示有源扩散区，Poly代表多晶硅栅极，而Metal1和Metal2是金属连线层，Via用于连接不同金属层。此外，Nselect和Pselect用于N型和P型注入，而CC（引线孔）用于连接金属、多晶硅和有源区。 版图设计规则是至关重要的，它们通常涵盖最小尺寸限制、间距规则、电气隔离、连线拐角规则等，以确保制造过程的可行性，防止短路或性能下降。这些规则会因工艺节点的不同而有所变化，例如在英特尔的65纳米双核处理器中，可以看到精细的结构和复杂的多层次金属互联。 在设计PMOS和NMOS器件时，版图图层会根据N阱、P阱、N型和P型注入掩模、多晶硅栅、引线孔、金属层以及通孔进行区分，以保证正确地构建MOS管的立体结构。 MOS管的并联和版图设计是CMOS集成电路制造的关键环节，涉及到多个物理和电气层面的考虑。设计师必须遵循严格的设计规则，以确保版图能够在实际工艺中制造出满足性能需求的集成电路。