EJEMPLO DE REGLAS DE LAYOUT Y DATOS TECNOLÓGICOS. Tecnología CMOS Estandard. N-well, doble metal, un polisilicio. L min =1.0µm

Transcripción

1 EJEMPLO DE REGLAS DE LAYOUT Y DATOS TECNOLÓGICOS Tecnología CMOS Estandard N-well, doble metal, un polisilicio L min =1.0µm p. 1 de 18

2 DEFINICIONES: ANCHURA de A: Distancia interior mínima entre los bordes de una figura en la capa A A SEPARACIÓN entre A y B: Distancia mínima entre los bordes de dos figuras en las capas A y B. (A y B pueden ser la misma capa) A A A B COINCIDENCIA entre A y B: Mínima distancia común a dos figuras en las capas A y B (A y B diferentes) B A SOLAPAMIENTO de A a B: A Distancia mínima que debe extenderse la figura en la capa A hacia fuera de la figura en la capa B (A y B diferentes) A B B MARGEN de B a A: Distancia mínima que debe guardar la figura en la capa B dentro de la figura en la capa A (A y B diferentes) B A B A p. 2 de 18

3 DEFINICIONES: DIFUSIÓN CALIENTE: Difusión N+ fuera de pozo N a una tensión diferente de la del sustrato. Difusión P+ dentro de pozo N a una tensión diferente a la del pozo N. DIFUSIÓN FRÍA: POZO CALIENTE: POZO FRÍO: Difusión fuera de pozo N a la misma tensión que el sustrato. Difusión dentro de pozo N a la misma tensión que el pozo. Pozo N no conectado a la tensión más positiva (VDD) Pozo N conectado a la tensión más positiva (VDD) AREA ACTIVA N: Zona activa cubierta por implantación N+ AREA ACTIVA P: Zona activa cubierta por implantación P+ REPRESENTACIONES DE CAPAS IMPLANTACIÓN DE POZO N ZONA ACTIVA ZONA ACTIVA N+ ZONA ACTIVA P+ POLISILICIO IMPLANTACIÓN N+ IMPLANTACIÓN P+ CONTACTO METAL1 VIA METAL2 PASIVACIÓN p. 3 de 18

4 REGLAS CAPA Nº 1 0 IMPLANTACIÓN POZO N 101 Anchura de pozo Separación entre pozos fríos Separación entre pozos (al menos uno caliente) El uso de regiones de pozo N como resistencias no está permitido salvo por acuerdo expreso con el fabricante. 102, p. 4 de 18

5 CAPA Nº 2 0 ÁREA ACTIVA 201 Anchura (propósito de interconexión) Anchura (anchura de canal NMOS o PMOS) Separación entre dos difusiones cualesquiera Separación entre esquinas después de crecer 0.375µm por borde Margen de difusión P a pozo n Margen de difusión N (contacto a pozo) a pozo n Separación entre difusión N y pozo N (frío) Separación entre difusión N y pozo N (caliente) Separación entre difusión P (contacto a sustrato) y pozo n p. 5 de 18

6 CAPA Nº 5 0 POLISILICIO 501 Anchura (propósito de interconexión) Anchura (longitud de canal NMOS) Anchura (longitud de canal PMOS) Separación Margen de polisilicio a área activa Solapamiento de polisilicio sobre área activa Separación entre polisilicio y área activa p. 6 de 18

7 CAPA Nº 6 0 IMPLANTACIÓN N+ 601 Anchura Separación Solapamiento de área activa N+ en el sustrato Solapamiento de área activa N+ en pozo n Separación a área activa P+ en pozo n Separación a área activa P+ en el sustrato Separación a canal P (sobre área activa P+) Solapamiento de canal N (sobre área activa N+) Coincidencia de implantación N+ y área activa cuando 1.25 la implantación N+ no solapa al área activa 608 Margen entre implantación N+ y zona activa para contacto 1.25 a pozo n p. 7 de 18

8 CAPA Nº 6 5 IMPLANTACIÓN P+ 651 Anchura Separación Solapamiento de área activa P+ en pozo n Solapamiento de área activa P+ en el sustrato Separación a área activa N+ en el sustrato Separación a área activa N+ en pozo n Separación a canal N (sobre área activa N+) Solapamiento de canal P (sobre área activa P+) Coincidencia de implantación P+ y área activa cuando 1.25 la implantación P+ no solapa al área activa 658 Margen entre implantación P+ y zona activa para contacto 1.25 a sustrato 659 El área activa debe estar implantada por P+ ó N+ 660 No debe haber coincidencia entre implantaciones P+ y N+ 661 Las zonas activas P+ y N+ adyacentes deben estar al mismo potencial p. 8 de 18

9 CAPA Nº 7 0 CONTACTO 701 Anchura máxima y mínima Separación Margen de contacto a difusión a área activa Margen de contacto a polisilicio a polisilicio Separación entre contacto a polisilicio y área activa Separación entre contacto a difusión y canal Margen de contacto a difusión a implantación N+ 0.5 (solo en difusiones frías) 710 Margen de contacto a difusión a implantación P+ 0.5 (solo en difusiones frías) 711 Separación entre contacto a difusión y implantación P+ 0.5 (solo en difusiones frías) 712 Separación entre contacto a difusión y implantación N+ 0.5 (solo en difusiones frías) 713 No está permitido el contacto a polisilicio sobre área activa 714 No existen contactos directos entre polisilicio y área activa 715 Los contactos deben estar sobre polisilicio o área activa 716 La corriente máxima a través de un contacto es de 3.3mA a 70 C y de 1.4mA a 100 C p. 9 de 18

10 CAPA Nº 8 0 METAL Anchura Separación Separación entre esquinas después de crecer 0.125µm por borde Solapamiento de contacto Todos los contactos deben estar cubiertos por metal La máxima corriente permitida para una línea de anchura W (en µm) es I máx = α*(w - 0.2µm), donde α vale 2.5mA/µm a 70 C y 1.1mA/µm a 100 C, y donde I máx es la máxima corriente en DC, la raiz cuadrada de la corriente cuadrática media para frecuencias inferiores a 10Hz, y la corriente media para frecuencias superiores a 10Hz. El máximo valor de pico de la corriente es 3*I máx. 807 El uso de metal 1 para condensadores no está permitido, ya que las capas dielectricas asociadas están sujetas a cambios para la optimización del proceso p. 10 de 18

11 CAPA Nº 7 5 VÍAS 751 La apertura de una vía está permitida únicamente entre metal 1 y metal No se permite el apilamiento de vías encima de contactos 753 Anchura máxima y mínima (excepto en pads) Separación Separación con polisilicio Margen de polisilicio Separación con contacto Margen de metal La corriente máxima a través de una vía es de 3.3mA a 70 C y de 1.4mA a 100 C p. 11 de 18

12 CAPA Nº 8 5 METAL Anchura Separación Separación entre esquinas después de crecer 0.125µm por borde Solapamiento de vía La máxima corriente permitida para una línea de anchura W (en µm) es I máx = α*(w - 0.2µm), donde α vale 3.1mA/µm a 70 C y 1.3mA/µm a 100 C, y donde I máx es la máxima corriente en DC, la raiz cuadrada de la corriente cuadrática media para frecuencias inferiores a 10Hz, y la corriente media para frecuencias superiores a 10Hz. El máximo valor de pico de la corriente es 3*I máx. 855 El uso de metal 2 para condensadores no está permitido, ya que las capas dielectricas asociadas están sujetas a cambios para la optimización del proceso p. 12 de 18

13 CAPA Nº 9 0 VENTANAS DE PASIVACIÓN 901 Anchura de la ventana Separación 55.0 Se admiten valores menores para algunos tipos de cápsulas Veanse las reglas de encapsulado p. 13 de 18

14 CAPA Nº - - PADS 951 Los pads deben consistir de metal2, vía y metal1 952 Margen de la ventana de pasivación a metal Margen de la ventana de pasivación a la via del pad 0.0 Valor máximo y mínimo 954 Margen de la ventana de pasivación a metal Separación de metal 2 de pad a metal 2, metal 1, polisilicio 25.0 o área activa (metales no relacionados con el pad) 821 Separación de metal 1 de pad a metal 2, metal 1, polisilicio 25.0 o área activa (metales no relacionados con el pad) Nota: la regla 753 no se aplica a los pads p. 14 de 18

15 MODELOS DE TRANSISTORES DE NIVEL 2 PARA HSPICE Extraídos para transistores con: 1.0µm L 1.3µm, W 3.0µm y punto de operación con: V D 5.5V, V G 1.5V, V B 5.0V NOTA: para usar con PSPICE 1) Cambiar los nombres de XL y XW por sus sinónimos DL y DW respectivamente. 2) Borrar WIC=1. Estos cambios podrían hacerse de hecho en HSPICE sin ningún efecto. En Pspice, prestar atención al número de cuadrados equivalentes por defecto para las resistencias extrínsecas de drenador y fuente (NRD, NRS). Nótese que los modelos han sido extraídos para un rango de geometrías y de polarización apropiados para aplicaciones digitales. Por tanto, cuando se usen en aplicaciones analógicas es de esperar algunos errores, sobre todo en transistores de longitud media y alta. Para análisis y diseño a mano será conveniente extraer valores aproximados de los parámetros de nivel 1 a partir de resultados de simulación utilizando estos modelos de nivel 2. También será conveniente obtener el valor de MDW (mínima anchura de una región de difusión de transistor para ser contactada) a partir de las reglas de layout. Las unidades en las que se expresan los parámetros de SPICE suelen ser las del SI, pero no siempre es así. Consultar un manual de SPICE si es necesario..options TNOM=27.0 **** TÍPICOS **********.MODEL NMOS NMOS +LEVEL = 2.0 TOX = 2.0E-08 VTO = XL = 0.0 LD = 0.125U XW = 0.0 +NSUB = 2.5E+16 GAMMA = UO = UEXP = 0.35 UCRIT = 35.0K +VMAX = 70.8K DELTA = 0.0 RSH = NEFF = 30.0 LAMBDA = 0.0 NFS = 3.1E+11 +NSS = 0.0 XJ = 0.25U WIC = 1.0 +CJ = 350.0U MJ = CJSW = 450.0P MJSW = CGDO = 310.0P PB = CGSO = 310.0P JS = 2.0U.MODEL PMOS PMOS +LEVEL = 2.0 TOX = 2.0E-08 VTO = XL = 0.0 LD = 0.047U XW = 0.0 +NSUB = 2.5E+16 GAMMA = UO = UEXP = 0.35 UCRIT = 71.0K +VMAX = 320.0K DELTA = 0.10 RSH = NEFF = 0.88 LAMBDA = 3.8E-02 NFS = 1.0E+10 +NSS = 0.0 XJ = 0.45U WIC = 1.0 +CJ = 540.0U MJ = CJSW = 760.0P MJSW = CGDO = 300.0P PB = 0.7 +CGSO = 300.0P JS = 10.0U p. 15 de 18

16 **** LENTOS **********.MODEL NMOS NMOS +LEVEL = 2.0 TOX = 2.15E-08 VTO = XL = 0.15U LD = 0.125U XW = -0.18U +NSUB = 2.5E+16 GAMMA = UO = UEXP = 0.35 UCRIT = 35.0K +VMAX = 70.8K DELTA = 0.0 RSH = NEFF = 30.0 LAMBDA = 0.0 NFS = 3.1E+11 +NSS = 0.0 XJ = 0.25U WIC = 1.0 +CJ = 385.0U MJ = CJSW = 495.0P MJSW = CGDO = 240.0P PB = CGSO = 240.0P JS = 2.0U.MODEL PMOS PMOS +LEVEL = 2.0 TOX = 2.15E-08 VTO = XL = 0.15U LD = 0.047U XW = -0.18U +NSUB = 2.5E+16 GAMMA = UO = UEXP = 0.32 UCRIT = 71.0K +VMAX = 320.0K DELTA = 0.10 RSH = NEFF = 0.88 LAMBDA = 3.8E-02 NFS = 1.0E+10 +NSS = 0.0 XJ = 0.45U WIC = 1.0 +CJ = 595.0U MJ = CJSW = 830.0P MJSW = CGDO = 240.0P PB = 0.7 +CGSO = 240.0P JS = 10.0U **** RAPIDOS **********.MODEL NMOS NMOS +LEVEL = 2.0 TOX = 1.85E-08 VTO = XL = -0.15U LD = 0.125U XW = 0.18U +NSUB = 2.5E+16 GAMMA = UO = UEXP = 0.35 UCRIT = 35.0K +VMAX = 70.8K DELTA = 0.0 RSH = NEFF = 30.0 LAMBDA = 0.0 NFS = 3.1E+11 +NSS = 0.0 XJ = 0.25U WIC = 1.0 +CJ = 315.0U MJ = CJSW = 405.0P MJSW = CGDO = 380.0P PB = CGSO = 380.0P JS = 2.0U.MODEL PMOS PMOS +LEVEL = 2.0 TOX = 1.85E-08 VTO = XL = -0.15U LD = 0.047U XW = 0.18U +NSUB = 2.5E+16 GAMMA = UO = UEXP = 0.35 UCRIT = 71.0K +VMAX = 320.0K DELTA = 0.10 RSH = NEFF = 0.88 LAMBDA = 3.8E-02 NFS = 1.0E+10 +NSS = 0.0 XJ = 0.45U WIC = 1.0 +CJ = 485.0U MJ = CJSW = 680.0P MJSW = CGDO = 360.0P PB = 0.7 +CGSO = 360.0P JS = 10.0U p. 16 de 18

17 ELEMENTOS PARÁSITOS Unidad Lento Típico Rápido RESISTENCIAS Resistencia Laminar de pozo N KΩ/o Resistencia Laminar de difusión N+ Ω/o Resistencia Laminar de difusión P+ Ω/o Resistencia Laminar de polisilicio Ω/o Resistencia Laminar de metal 1 mω/o n.d. Resistencia Laminar de metal 2 mω/o n.d. Resistencia de un contacto a difusión N+ Ω 40 Resistencia de un contacto a difusión P+ Ω 80 Resistencia de un contacto a polisilicio Ω 25 Resistencia de una vía Ω 3 CAPACIDADES (por AREA) Puerta a sustrato ff/µm Polisilicio a sustrato (oxido de campo) af/µm Metal 1 a sustrato af/µm Metal 1 a difusión N+ o P+ af/µm Metal 1 a polisilicio af/µm Metal 2 a sustrato af/µm metal 2 a difusión N+ o P+ af/µm Metal 2 a polisilicio af/µm Metal 2 a metal 1 af/µm CAPACIDADES (por BORDES *) Polisilicio a sustrato (oxido de campo) af/µm Metal 1 a sustrato af/µm Metal 1 a difusión N+ o P+ af/µm Metal 1 a polisilicio af/µm Metal 2 a sustrato af/µm metal 2 a difusión N+ o P+ af/µm Metal 2 a polisilicio af/µm Metal 2 a metal 1 af/µm * valores válidos para grandes separaciones p. 17 de 18

18 RELACIÓN CON CAPAS USADAS EN EDITOR DE LAYOUTS MAGIC 6.5 MAGIC CAPA(S) FÍSICAS. nw: pozo N pozo N nd: difusión N+ sobre sustrato: zona activa, implantación N+ pd: difusión P+ sobre pozo N: zona activa, implantación P+ nwd: difusión N+ sobre pozo N: zona activa, implantación N+ psd: difusión P+ sobre sustrato: zona activa, implantación P+ p: polisilicio: polisilicio m1: metal 1: metal 1 m2: metal 2: metal 2 pc: contacto a polisilicio: polisilicio, metal 1, contacto ndc: contacto a difusión N+ sobre sustrato: zona activa, implantación N+, metal 1, contacto pdc: contacto a difusión P+ sobre pozo N: zona activa, implantación P+, metal 1, contacto nwc: contacto a pozo N: zona activa, implantación N+, metal 1, contacto psc: contacto a sustrato: zona activa, implantación P+, metal 1, contacto via: vía: metal 1, metal 2, vía pad: pad: metal1, metal2, vía, pasivación nfet: zona de canal de NMOS: zona activa, implantación N+, polisilicio pfet: zona de canal de PMOS: zona activa, implantación P+, polisilicio p. 18 de 18