第七章 考慮電氣特性的基本版圖設(shè)計(jì)

1、1第七章考慮電氣特性的基本版圖設(shè)計(jì)技術(shù)2基本IC單元版圖 電阻 電容 電感 二極管 雙極晶體管3n電阻材料： 常用的電阻材料是多晶硅。 較厚的多晶硅薄層有較低的電阻值（有較多的空間讓電流流過(guò)，傳導(dǎo)電流的能力較強(qiáng)），較薄的多晶硅薄層有較大的電阻值。 其他因素，如材料的類型、長(zhǎng)度、寬度等也將改變電阻值。 對(duì)于一個(gè)給定的集成電路工藝，可以認(rèn)為薄膜厚度是常數(shù)，它是我們不能改變的參數(shù)之一。對(duì)于一個(gè)給定的材料，我們能夠改變的只有長(zhǎng)度和寬度。 基本基本IC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電阻電阻WLH()HWLR45n方塊/薄層電阻： 每方歐姆是IC中電阻的基本單位。 每方歐姆數(shù)值也被稱為材料的薄層電阻。材料可以

2、是poly，也可以是金屬，或者任何其他采用的材料。 可以根據(jù)任意矩形計(jì)算方數(shù)。 “方數(shù)=L/W”方數(shù)并不一定是整數(shù)，可以含有小數(shù)，如4.28方。 例如，設(shè)材料是“80 x10”大小（任何可能單位），則80/10=8方?；净綢CIC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電阻電阻1 2 3 4 5 6 7 8 8010電流6n方塊/薄層電阻： - 設(shè)計(jì)/工藝/規(guī)則手冊(cè)： 薄層電阻（率） - 對(duì)于薄層電阻，同一種材料層，不同制造商的數(shù)值會(huì)有所不同，其中一個(gè)可能的原因是厚度的不同。 - 用“四探針測(cè)試”法探測(cè)每方歐姆數(shù)值（R=V/I）。 - ic中典型的電阻值： poly柵： 23歐姆/方 metal層： 2

3、0100毫歐姆/方（小電阻；良導(dǎo)體） diffusion： 2200歐姆/方 - 工藝中的任何材料都可以做電阻。 常用的材料有poly和diffusion。 常用電阻器阻值范圍： 1050 歐姆 1002k 歐姆 2k100k 歐姆 - 電阻值計(jì)算公式： R = （L/W）* 基本IC單元版圖設(shè)計(jì) 電阻7 四探針測(cè)試法：對(duì)芯片上一個(gè)很大的正方形電阻器通以給定的電流并且測(cè)試兩端電壓差得方法。根據(jù)已知的電流值 ，由公式V=IR，計(jì)算得到電阻值。如何確定每方歐姆數(shù)值8n多晶硅電阻公式：基本電阻器版圖 - 以硅片作為襯底材料，在襯底上淀積一層多晶硅，再在多晶硅層上覆蓋一層氧化層，形成隔離的絕緣層，然后

4、在氧化層上刻蝕出用于連接的接觸孔。 一般接觸孔位于多晶硅的兩頭。 體區(qū)電阻公式： rb = （Lb/Wb）* b 基本基本IC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電阻電阻LWtop viewcross sectional viewsubstratepolyoxidemetalcontact9n多晶硅電阻公式：考慮接觸電阻rc - 由于有接觸電阻的存在，所以 R = rb + 2rc （rc為兩個(gè)接觸端的接觸電阻） - 接觸區(qū)被認(rèn)為是有固定長(zhǎng)度的。如果接觸區(qū)的寬度增大，接觸電阻將 變??；如果接觸區(qū)的寬度減小，接觸電阻將變大。 - 總接觸電阻 Rcontact = rc = Rc/Wc = *um/um （

5、Rc是由接觸所決定的電阻因子，單位“*um”；Wc為接觸區(qū)寬度） - 接觸區(qū)的寬度可能并不一定和電阻器的寬度相同，它取決于工藝的設(shè) 計(jì)規(guī)則，可能會(huì)要求接觸區(qū)寬度必須小于電阻器寬度?；净綢C單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電阻電阻1002003001020 3040 50W/umR/1002003001020 3040 50W/umR/ideally, R/=constantactually, R/ increases as “W” decreases10n多晶硅電阻公式：改變體材料 - 原因：poly柵電阻大約只有23歐姆/方，有時(shí)我們要求電阻的范圍 更大一些。改變體材料能夠有效提高電阻率，有助

6、于得到較高的、更 有用的電阻率。 - 改變電阻率的方法： 可以淀積另一層具有不同電阻特性的多晶硅。 可以通過(guò)改變已淀積在芯片上的多晶硅材料層的結(jié)構(gòu)來(lái)改變電阻率。 - 具體制作方法： 在所用的多晶硅材料的中部開一個(gè)窗口，并注入另外的雜質(zhì)材料，阻 礙電子的流動(dòng)，來(lái)提高電阻率。另一種方法是將中間的多晶硅刻蝕掉 一部分使其變薄。 這些被改變的材料塊為電阻的“體”。通常會(huì)有一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則用以說(shuō)明 體區(qū)邊界與接觸區(qū)的最小距離，這個(gè)間隔上原始的多晶硅被稱為電阻 器的“頭”?？傠娮瑁?R = rb + 2rh + 2rc = (Lb/Wb)*b + 2 (Lh/Wh)*h +2 Rc/Wc 基本基本IC單元版圖

7、設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電阻電阻11n多晶硅電阻公式：改變體材料 基本基本IC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電阻電阻top viewcross sectional viewsubstratepolyoxidemetalcontactbodyhead12n實(shí)際電阻分析： - 在CAD畫圖中做出來(lái)的電阻器經(jīng)常是明顯地小于或者大于你所畫的， 被稱為項(xiàng)，需要在公式里對(duì)該項(xiàng)進(jìn)行補(bǔ)償。 - 接觸區(qū)誤差： 接觸孔刻蝕的時(shí)候，得到的實(shí)際接觸孔尺寸和寬度產(chǎn)生了誤差，我們 稱之為寬度的（也稱為公差、誤差、變化量、尺寸變化、溢出或者 變化）。可正可負(fù)，即過(guò)加工或者欠加工。寬度、長(zhǎng)度變化分別用 W和L表示。如假設(shè)W是4um，而

8、W是0.06um，這表明實(shí)際的寬度最大是4.06um ，最小是3.94um ，大小取決于表示的是過(guò)加工還是欠加工。 - “體區(qū)誤差” 和“頭區(qū)誤差”同樣也需考慮。電阻公式改寫為： R = (Lb + Lb )/(Wb + Wb ) b + 2(Lh + Lh )/(Wh + Wh ) h + 2 Rc/(Wc+Wc)基本基本IC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電阻電阻13練習(xí)題n某電阻器的圖形尺寸為：長(zhǎng)度=95um，寬度=12um，材料的電阻率為每方65歐姆。在制造時(shí)，測(cè)量得到的電阻器的寬度減小了0.2um，實(shí)際電阻值是多少呢？14n實(shí)際電阻分析：擴(kuò)展電阻 基本基本IC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電阻

9、電阻small spread regionbig spread regionuncertain regionuncertain region15n實(shí)際電阻分析：擴(kuò)展電阻 - 當(dāng)電子離開接觸區(qū)后，電子傳播的實(shí)際路徑是逐漸展開的，直到它們 最終達(dá)到整個(gè)多晶硅寬度。所表現(xiàn)出的電阻稱之為“擴(kuò)展電阻”。 - 擴(kuò)展電阻和許多因素有關(guān)。如果采用的是寬接觸區(qū)和寬電阻條結(jié)構(gòu)， 這種影響可以忽略。但如果一個(gè)電阻的接觸區(qū)設(shè)計(jì)的較小且非?？?近，以至于電子沒(méi)有足夠的時(shí)間展開到多晶硅全部寬度方向，電流分 布的寬度小于多晶硅的設(shè)計(jì)寬度，此時(shí)需考慮因擴(kuò)展而帶來(lái)的誤差。 - 有些制造商允許金屬與接觸延伸到多晶硅之外，這消除了

10、展開區(qū)的問(wèn) 題。能否這樣設(shè)計(jì)取決于工藝技術(shù)。 - 對(duì)于接觸電阻和擴(kuò)展電阻項(xiàng)精確而詳細(xì)的計(jì)算隨制造商的不同而變， 并且這屬于商業(yè)秘密。有多種技術(shù)和公式用于ic制造去確定擴(kuò)展電阻 項(xiàng)，這些技術(shù)和公式的大部分是不公開的。 - 總電阻方程： R = rb + 2rh + 2rc + 2rs （“rs”是來(lái)自于擴(kuò)展區(qū)的電阻，擴(kuò)展因子，見工藝手冊(cè)。） （也有將接觸電阻和擴(kuò)散電阻組合在一起以一個(gè)單獨(dú)項(xiàng)表示的）基本基本IC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電阻電阻16n實(shí)際的最小電阻尺寸： - 制造商可以很好地控制中部區(qū)域（體區(qū)）的材料，但對(duì)外部的區(qū)域，如頭區(qū)或接觸區(qū)的控制不太理想。 - 因?yàn)槟承╉?xiàng)可能會(huì)比較大，如0

11、.1um，因此應(yīng)保持最小體區(qū)長(zhǎng)度為10um，這將使你的誤差下降到百分之一。如果需要一個(gè)相當(dāng)精確的電阻，則要確保體區(qū)長(zhǎng)度為10um或更長(zhǎng)，以使的影響最小化。 - “確保體區(qū)長(zhǎng)度至少達(dá)到10um，寬度5um。” 則電阻器的最小寬度也應(yīng)為5um。經(jīng)驗(yàn)法則經(jīng)驗(yàn)法則：對(duì)高精度要求，將電阻做寬，做長(zhǎng)，或即寬又長(zhǎng)。 （經(jīng)驗(yàn)是給出至少是10微米長(zhǎng)，5微米寬）基本基本ICIC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電阻電阻17思考題1.某電阻需要通過(guò)100微安電流，該電阻寬3微米，如果它的電流密度值為0.2毫安/微米，該電阻能可靠工作嗎？2.假設(shè)需要一個(gè)能承受12毫安電流的電阻。其大小為50歐姆，并且要求其對(duì)工藝變化不敏感。

12、有三個(gè)選擇： 多晶硅：電流密度為0.27mA/um,薄層電阻率為225； N阱：電流密度為0.72mA/um,薄層電阻率為870； 擴(kuò)散電阻：電流密度為0.93mA/um,薄層電阻率為1290； 那個(gè)能滿足設(shè)計(jì)要求呢？18219n特殊要求的電阻: - 通常情況下，在CMOS工藝中只有一些低電阻率的材料。 - 通常，體區(qū)材料的最小寬度比接觸區(qū)材料的最小寬度小。 = “狗骨” - 采用折彎結(jié)構(gòu)的“折彎型電阻器”可以減小占用空間大小。 - 計(jì)算方塊數(shù)的經(jīng)驗(yàn)法則： 直線區(qū)按方塊數(shù)計(jì)算，而每個(gè)拐角僅按半方計(jì)算。 - 一般來(lái)說(shuō)，2k歐姆的電阻比較容易設(shè)計(jì)。 - 小電阻-高精度：可以利用大塊的金屬。金屬將滿

13、足低電阻的要求，大尺寸則將使項(xiàng)的影響最小化，有助于提高精度?；净綢C單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電阻電阻1 2 5 4 32021n設(shè)計(jì)的重要依據(jù): 電流密度 - 對(duì)于選擇電阻的寬度，電流密度是重要的。 如果需要通過(guò)電阻大量的電流，你會(huì)使用一個(gè)大的、粗的線。 - 電流密度是材料中能夠可靠流過(guò)的電流量。 工藝手冊(cè)中有關(guān)于某些特定材料電流密度的介紹，工藝中任何能夠被 用于傳導(dǎo)電流的材料都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的電流密度，制造商的這些數(shù)據(jù)是 根據(jù)薄層厚度來(lái)確定的。 典型的電流密度大約是“每微米寬度0.5mA”。和寬度有關(guān)是因?yàn)樵O(shè)計(jì)得越寬，能夠通過(guò)的電流越多。 - 有時(shí)，在工藝手冊(cè)中會(huì)告知“熔斷電流”大小，就是

14、在一定的時(shí)間內(nèi)毀 壞電阻所需的電流大小。 Imax = D * W Imax：最大允許可靠流過(guò)的電流mA D： 材料的電流密度 mA/um W： 材料的寬度 um基本IC單元版圖設(shè)計(jì) 電阻22n基本材料的復(fù)用: - pmos/nmos晶體管去掉柵，就可以得到一些我們想要的電阻，這些電阻被稱為“擴(kuò)散電阻”。對(duì)于擴(kuò)散電阻器版圖設(shè)計(jì)特別需要注意的是作為偏置連接的第 三個(gè)電極（襯底連接到最正/負(fù)的電源）。 - 擴(kuò)散電阻和多晶硅電阻比較： 擴(kuò)散電阻： 在襯底上進(jìn)行擴(kuò)散制得。邊界不清晰，在加工中擴(kuò)散區(qū)的擴(kuò)散使 它們不太容易控制。 多晶硅電阻：柵也是由多晶硅制造的，所以多晶硅是存在的材料，多晶硅層沉 積在表

15、面，可以精確地控制厚/長(zhǎng)/寬度。 - “雙層多晶硅工藝”：一層多晶硅作柵，一層作電阻?；綢C單元版圖設(shè)計(jì) 電阻多晶硅電阻擴(kuò)散電阻低的功率耗散高的功率耗散寄生小寄生較大易于工藝控制工藝控制較難典型薄層電阻率小薄層電阻率可大可小兩電極器件三電極器件2324n阱是低摻雜的，方塊電阻較大，因此大阻值的電阻亦可以用阱來(lái)做。2526n各種能用于制作電阻的材料有：1.去掉柵的P型器件；2.去掉柵并且橫著全部做成P+，得到P+電阻；3.如果需要，可以去掉柵，再去掉P和P+，只在N阱中制作N+構(gòu)成N阱電阻。 利用已有的可用材料構(gòu)造電阻可以節(jié)省費(fèi)用，減少問(wèn)題和試驗(yàn)。27n電容概述： - 電容器是一種能夠儲(chǔ)存一定

16、量電荷，即一定數(shù)目電子的器件。電容器 存儲(chǔ)電荷的能力稱為電容。 - 隨著電壓頻率的增加，通過(guò)電容器的電流AC電流會(huì)不斷增加。 3.3 3.3 基本基本ICIC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電容電容28 電容器的DC特性 電容器的AC特性 - 可以將電容器認(rèn)為是一個(gè)對(duì)頻率敏感的電阻。如果電容足夠大，當(dāng)某個(gè)頻率的電壓通過(guò)時(shí)，電路中仿佛根本不存在這個(gè)電容器，此時(shí)它更像一個(gè)阻值很小的電阻。“電容器是對(duì)頻率敏感的電阻?！?- 電容器的兩種阻斷情況：完全阻斷dc和僅允許通過(guò)某種頻率的AC信號(hào)。被稱為“隔直電容器”或“耦合電容器”。29 - DC電源可能被許多噪聲所干擾 ，噪聲往往是高頻的AC信號(hào)。因此，如果在

17、電源上跨接一個(gè)電容器，高頻噪聲將會(huì)被短路到地。而DC電壓被隔離，不會(huì)與地短接。 -電容器有助于減少噪聲，旁路的電容器會(huì)將所有的高頻噪聲分流。這種電容器稱之為“去耦電容器”。30n電容值： - 在集成電路中，電介質(zhì)的厚度由所采用的制備工藝所限定。因此，單位面積的電容值是一個(gè)常數(shù)C1，C1由電介質(zhì)的厚度和介電常數(shù)決定。 - 與電阻一樣，制備得到的實(shí)際電容器尺寸可能會(huì)比設(shè)計(jì)值偏大或者偏小，稱之為，計(jì)算長(zhǎng)度，寬度以及面積時(shí)應(yīng)該考慮?；净綢C單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電容電容- 表面/平面電容Carea ：即為平行板電容31 邊緣電容：當(dāng)電容非常小時(shí)，電容并不能完全根據(jù)單位電容按比例變化。通過(guò)測(cè)試大

18、量不同尺寸的電容器，研究人員發(fā)現(xiàn)對(duì)于小的電容器，電容值比預(yù)想的要大。 - 研究發(fā)現(xiàn)沿著極板的邊緣隱藏著電容，稱為邊緣電容。在遠(yuǎn)離電容器邊緣的區(qū)域，邊緣電容可以忽略。 - 邊緣電容Cperiphery ： 單位邊緣電容常數(shù)乘以電容器的總周長(zhǎng) - 總電容： Ctotal = Carea + Cperiphery= L*W*C1 + (2(L+ )+2(W+ )C232基本IC單元版圖設(shè)計(jì) 電容33nN阱電容器： - N阱與多晶硅覆蓋部分的面積即為電容器的面積。 由于N阱存在電阻，因此N阱電容器的下極板明顯存在著串聯(lián)電阻?？赏ㄟ^(guò)在上極板的兩邊或四邊都放置接觸孔的方法來(lái)降低串聯(lián)電阻。 n擴(kuò)散電容器：

19、- 上極板使用一大塊多晶硅柵，下極板使用N阱，柵下面的二氧化硅作為電介質(zhì)，用n+作為下極板N阱的接觸區(qū)，因?yàn)樯蠘O板是一大塊柵，所以采用馬蹄形的多個(gè)金屬接觸孔。稱之為“擴(kuò)散電容器”?；净綢CIC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電容電容N wellN+gateN well capacitorgateM1diffusion capacitor34基本基本ICIC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電容電容n寄生電容 35n金屬電容器： - 大多數(shù)用于信號(hào)傳輸?shù)碾娙萜鞫加山饘僦苽涠?。這樣就消除了寄生pn結(jié)，從而消除了寄生二極管的固有電容，同樣，對(duì)電壓的依賴性也消除了。 - 由于上下層金屬間隔較遠(yuǎn)，所以為了得到與

20、擴(kuò)散電容器相同的電容值，需要制備的金屬極板面積將大大增加。所以相同容值的金屬-金屬電容器比擴(kuò)散電容器占用的面積多得多。然而，為了得到一個(gè)性能優(yōu)越的信號(hào)傳輸電容，必須承受這種犧牲。 基本基本IC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電容電容36基本基本ICIC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電容電容M1M2M3M4疊層金屬電容器疊層金屬電容器37M1M2氮化物介質(zhì)電容器氮化物介質(zhì)電容器介質(zhì)介質(zhì)(氮化物氮化物)39n基本電感： - “右手定則”，又稱“Hitchhiker定律”。 - 如果導(dǎo)線上有電流，那么它產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)使附近導(dǎo)線產(chǎn)生電流，即第二根導(dǎo)線會(huì)感應(yīng)出電流，這稱為“電感”。 - 磁場(chǎng)不僅會(huì)與周圍的ic器件相

21、互作用，而且對(duì)導(dǎo)線本身的電流產(chǎn)生影響，這種現(xiàn)象稱為“自感”。 - 穩(wěn)定的直流電流會(huì)產(chǎn)生靜止的磁場(chǎng)。靜止的磁場(chǎng)對(duì)其他導(dǎo)體雖然有影響，但不會(huì)在這些導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。 基本IC單元版圖設(shè)計(jì) 電感40基本IC單元版圖設(shè)計(jì) 電感- 電容上電壓頻率增加時(shí)，其傳導(dǎo)電流的能力加強(qiáng)，電感的特性與之不同。電感上電壓頻率增加時(shí)，變化的磁場(chǎng)會(huì)感應(yīng)出電壓與電流，并與原來(lái)的電壓電流方向相反，這樣原來(lái)的電壓電流就會(huì)被抵消掉一部分。頻率越高，此效應(yīng)越嚴(yán)重，流過(guò)電感的電流就越小。 “電容對(duì)高頻來(lái)說(shuō)是通路，電感阻礙高頻信號(hào)通過(guò)?！? 電感主要用于高頻電路中，或作為匹配電路，或作為射頻扼流圈。也可用電感制作片上變壓器。41拐角特征化

22、 42n螺旋電感： - 螺旋電感，字面上是將導(dǎo)線繞成螺旋形狀。 - 螺旋電感不僅節(jié)省空間，還有另一好處，就是螺旋線每一圈形成的磁場(chǎng)會(huì)與其他圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，使總的電感比相同長(zhǎng)度的導(dǎo)線產(chǎn)生的電感量大，稱為互感。 - 螺旋電感金屬層性質(zhì)對(duì)器件性能有嚴(yán)重影響。電感的金屬層很薄，就會(huì)有寄生電阻，金屬的電阻特性會(huì)影響電感的Q值?；綢C單元版圖設(shè)計(jì) 電感43基本IC單元版圖設(shè)計(jì) 電感n電感品質(zhì)因子： - 寄生電阻、電容會(huì)對(duì)電感性能有不利的影響。低頻和高頻時(shí)，串聯(lián)電阻和電容分別會(huì)使電感偏離理想的頻率響應(yīng)。 Q值為40的電感性能較優(yōu) - 寄生效應(yīng)很?。?Q值為5的電感性能較劣 - 寄生效應(yīng)很大。 - 提

23、高Q值： 1）減少螺旋線的串聯(lián)電阻。厚的、電阻率低的金屬制作螺旋電感。 2）寬的金屬線也可以提高Q值，但寄生電容增加。 3）在螺旋線圈下面加入一些結(jié)構(gòu)減少電容。?44基本基本IC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 電感電感螺旋電感M1M245n疊層電感： 從一層金屬電感的中心連到另一層金屬電感上。 最好使用螺旋電感，而非疊層電感。建模困難n臨近效應(yīng)： - 要保證所有的導(dǎo)線都遠(yuǎn)離電感。因?yàn)榭拷姼械膶?dǎo)線會(huì)影響電感量。 “導(dǎo)線距離電感的最小距離是5倍的電感線寬?！?- 電感存在于ic的任何地方，每根導(dǎo)線自身都存在著電感，但最重要的 是要考慮電源線。 - 高頻版圖要平滑。基本基本IC單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì)

24、電感電感56n二極管： - 在cmos工藝中，二極管對(duì)提供參考電壓、溫度補(bǔ)償以及溫度測(cè)量等都非常有用。如放大器和反饋回路中的二極管可以構(gòu)成對(duì)數(shù)放大器。 - 由雙極型晶體管構(gòu)造二極管時(shí)，可以將基極和集電極短路。作為一種選擇可以將bipolar的埋層、集電極及其接觸層省略掉。但是為了確保更好的匹配性，一般會(huì)將集電極保留下來(lái)，并與基極短接。 基本IC單元版圖設(shè)計(jì) 二極管EBCCbipolar -diode57基本IC單元版圖設(shè)計(jì) 二極管- 變?nèi)荻O管具有一個(gè)可高度變化的結(jié)電容。所有的二極管都具有變?nèi)萏匦裕窃谧內(nèi)荻O管中，我們采用了特殊的摻雜來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)這種可變電容的特性。 - 變?nèi)荻O管的應(yīng)用：

25、 變?nèi)荻O管在構(gòu)造壓控振蕩器時(shí)非常有用。利用其電容可變的特性，可以和芯片上的電感一起共同形成串聯(lián)或并聯(lián)的諧振電路。這樣，如果用一個(gè)外部的調(diào)諧電壓來(lái)改變二極管的電容，就可以改變電路的諧振頻率。58nESD保護(hù)： - ESD保護(hù)，即“ElectroStatic Discharge”靜電釋放保護(hù)，是利用二極管的反向擊穿特性（因?yàn)殪o電都是很高的，如上千伏特電壓）。 - diode的反向擊穿電壓大約12伏左右。所以當(dāng)使用靜電保護(hù)的diode時(shí)，下一級(jí)的最大電壓也被鉗位在12v。 - 優(yōu)秀的ESD二極管版圖都和能量流有關(guān)。 - 為了盡可能多地泄放流入或流出diode的能量，將其畫成環(huán)形結(jié)構(gòu)?；净綢C單

26、元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 二極管二極管PN環(huán)形結(jié)構(gòu)環(huán)形結(jié)構(gòu)PN結(jié)二極管結(jié)二極管59nESD保護(hù)：襯底ESD二極管：在p襯底上做n參雜形成“襯底二極管”的結(jié)構(gòu)被普遍用于ESD保護(hù)。 當(dāng)環(huán)形二極管遭到高電壓沖擊時(shí)，能量從N接觸處注入，因?yàn)橛蠵環(huán)包圍N輸入，這樣高壓靜電的能量就有很多方向可以傳輸。這就是環(huán)形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)可以有許多通路讓能量離開芯片。 在CMOS工藝中，襯底二極管是免費(fèi)制作的，不需要附加的工藝成本 基本IC單元版圖設(shè)計(jì) 二極管PN襯底二極管襯底二極管60-在n阱中制作的diode被稱為“阱二極管”。-在芯片上會(huì)會(huì)存在N阱，利用N阱，可以在中央注入P，周圍采用N型包圍-電流方向和襯底ESD二

27、極管相反；-每個(gè)輸入和輸出引腳都需要ESD保護(hù)；NP阱二極管阱二極管61基本IC單元版圖設(shè)計(jì) 二極管 阱二極管的典型應(yīng)用是形成從輸入到正電源的保護(hù)電路。 襯底二極管的典型應(yīng)用是形成從輸入到負(fù)電源的保護(hù)電路。 某些bipolar的研究者，對(duì)于到正負(fù)電源的通路都使用阱二極管。 襯底二極管的版圖是p圍繞著n，而阱二極管的版圖是n圍繞著p。PN襯底二極管襯底二極管NP阱二極管阱二極管62nESD保護(hù)： - 每個(gè)輸入和輸出的引腳都需要ESD保護(hù)。每個(gè)引腳都放置ESD二極管也有一個(gè)缺陷，ESD二極管可能毀掉一塊芯片的優(yōu)良性能。假如一個(gè)很敏感的輸入引腳和一些噪聲很大的輸出引腳，ESD二極管將通過(guò)襯底和ESD

28、二極管的電容將輸出連接到輸入。因此，在高頻電路中，任何應(yīng)用ESD二極管將是一個(gè)很大的問(wèn)題。 - 隨著電路頻率的增加，從阱到襯底的電容幾乎將所有的輸入輸出相互連接起來(lái)，這樣，在一些高頻電路中，人們可能故意不放ESD二極管，但在大規(guī)模的cmos微處理器中，ESD保護(hù)是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題?；净綢C單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 二極管二極管63特殊版圖結(jié)構(gòu)n圓形版圖： 因高壓集中到一點(diǎn)時(shí)會(huì)像突然爆發(fā)的尖峰，若使用正方形版圖設(shè)計(jì)ESD二極管，那些電荷集中的拐角就存在電壓劇增的危險(xiǎn)。可使用圓形的版圖防止高電壓和電流破壞二極管。n梳狀版圖： 在ESD二極管和變?nèi)荻O管中，還?？吹绞褂檬釥罱Y(jié)構(gòu)的版圖?；净綢C單元版圖設(shè)計(jì)單元版圖設(shè)計(jì) 二極管二極管NP圓形圓形ESD二極管版圖二極管版圖PPPPNNN梳狀梳狀ESD二極管版圖二極管版圖64n工作原理： - cmos晶體管中的固有柵電容降低了器件的工作速度，然而，在bipolar中，開關(guān)區(qū)域可以做得很小，從而降低電容。 - bipolar用小尺寸解決了電容問(wèn)題，具有更小的RC時(shí)間常數(shù)，因此，它們比CMOS晶體管的工作速度快很多。 - 雙極：晶體管工作時(shí)，同時(shí)利用電子和空穴兩種載流子，好像存在兩個(gè)電極，