第3章-MOSFET版圖設(shè)計(jì)

第3

章MOSFET版圖設(shè)計(jì)集成電路版圖基礎(chǔ)

本章主要內(nèi)容MOSFET的版圖樣式功率MOSFETMOSFET的匹配CH4

MOSFET版圖樣式長(zhǎng)溝道MOSFET

MOSFET版圖樣式寬溝道MOSFETDDDSSS

MOSFET版圖樣式

MOSFET版圖樣式源/漏公共端合并

MOSFET版圖樣式寬溝道器件叉指結(jié)構(gòu)叉指結(jié)構(gòu)減小了源漏面積和柵極電阻。

MOSFET版圖樣式加上背柵接觸孔的叉指結(jié)構(gòu)被分成偶數(shù)個(gè)部分的晶體管具有奇數(shù)個(gè)源漏端。一般我們把兩端的叉指作為源區(qū)（這樣源比漏多一個(gè)），這樣方便在任意一端或者兩端打背柵接觸孔，并且減少了一個(gè)漏端（漏端電容對(duì)電路頻率特性的影響通常大于源）

MOSFET版圖樣式與非門版圖這個(gè)版圖有哪些地方可以改進(jìn)？

MOSFET版圖樣式合并源/漏背柵接觸去除不必要接觸孔

MOSFET版圖樣式

以增大源區(qū)電容為代價(jià)減小漏區(qū)電容，以增加開(kāi)關(guān)速度和頻率響應(yīng)。環(huán)形器件版圖

MOSFET版圖樣式背柵接觸

MOSFET版圖樣式晶體管需要對(duì)背柵進(jìn)行電氣連接，沒(méi)有背柵接觸孔或背柵電阻過(guò)大的晶體管很容易發(fā)生閂鎖效應(yīng)。（比較：保護(hù)環(huán)占用的面積較大，并不是每一個(gè)單元周圍都設(shè)保護(hù)環(huán)，但是必須都給背柵打電位）

MOSFET版圖樣式叉指狀背柵接觸孔

MOSFET版圖樣式

MOSFET版圖樣式

本章主要內(nèi)容MOSFET的版圖樣式功率MOSFETMOSFET的匹配CH4

功率MOSFET參雜濃度恒定的突變結(jié)的電場(chǎng)強(qiáng)度曲線可以看出增加管子工作電壓VDS的主要辦法是增大耗盡區(qū)的寬度xd，即需要更輕參雜的漏區(qū)。具有擴(kuò)展漏區(qū)的MOS管LateralDMOS(LDMOS)UsingLOCOSCMOSTechnologyLateralDMOS(LDMOS)UsingLOCOSCMOSTechnology

本章主要內(nèi)容MOSFET的版圖樣式功率MOSFETMOSFET的匹配CH4

MOSFET匹配

模擬電路需要匹配，匹配的MOS管（如差分對(duì)，電流鏡），以及匹配的電阻、電容，甚至匹配的整個(gè)放大器。

匹配原則一大尺寸同樣的絕對(duì)誤差，大尺寸的相對(duì)誤差小。

匹配原則二方向一致1.半導(dǎo)體沿不同晶軸呈現(xiàn)各向異性的應(yīng)力，應(yīng)力影響遷移率，從而不同方向的MOS管表現(xiàn)出跨導(dǎo)等參數(shù)的不同。2.傾斜的離子注入導(dǎo)致不同方向上輕微的不對(duì)稱。方向影響匹配的原因

匹配原則三周圍的環(huán)境一致DummyDummy使用虛擬器件（Dummy）使周圍環(huán)境一樣Dummy器件擴(kuò)散和刻蝕效應(yīng)

在工藝中刻蝕速率并不是總是一致的，開(kāi)孔越大，刻蝕速率越快。如圖所示的M1、M3管的外邊緣刻蝕比M2對(duì)應(yīng)的刻蝕更為嚴(yán)重，所以M1、M3的柵長(zhǎng)比M2的稍微短一點(diǎn)。溝道附近的擴(kuò)散區(qū)

一般N阱不應(yīng)該靠近匹配NMOS，防止N阱雜質(zhì)分布的尾部與匹配晶體管溝道相交。

PMOS晶體管應(yīng)位于N阱區(qū)域的內(nèi)部，防止橫向擴(kuò)散引發(fā)背柵摻雜發(fā)生變化。深擴(kuò)散區(qū)會(huì)影響附近MOSFET的匹配，這些擴(kuò)散區(qū)的尾部會(huì)延伸相當(dāng)長(zhǎng)的距離超出它們的結(jié)，由此引入的過(guò)量雜質(zhì)會(huì)使附近的晶體管的閾值電壓和跨導(dǎo)發(fā)生改變。所以側(cè)阱等深擴(kuò)散區(qū)應(yīng)遠(yuǎn)離匹配的溝道。溝道附近的擴(kuò)散區(qū)匹配的金屬線MOSFET周圍金屬連線版圖的不同也會(huì)引入大的失配。這種失配的原因在于結(jié)構(gòu)上方存在（或缺少金屬），導(dǎo)致了不完全的氫化。熱效應(yīng)和應(yīng)力效應(yīng)引起的梯度另一種重要的失配類型是由距離上的梯度引起的。1.氧化層厚度梯度：相距較近的器件具有非常相近的氧化層厚度，但是相距較遠(yuǎn)的器件氧化層厚度有很大的區(qū)別，這些差別直接影響了閾值電壓的失配。2.應(yīng)力梯度：應(yīng)力使載流子的遷移率發(fā)生變化。3.熱梯度：如閾值電壓隨溫度升高而降低，速率大約-2mV/℃。避免梯度引起的不匹配：讓器件靠近并采取共質(zhì)心的布局

匹配原則四共質(zhì)心熱效應(yīng)梯度遠(yuǎn)離power器件（熱源），并以熱源為公共質(zhì)心布局。

MOSFET匹配共質(zhì)心版圖梯度影響依然存在！

MOSFET匹配一維交叉耦合氧化層厚度梯度