Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет имени В.И.Ульянова (Ленина)

ВВОД И РЕДАКТИРОВАНИЕ ТОПОЛОГИИ

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ»

Санкт-Петербург 1993

УДК 681.325

Ввод и редактирование топологии: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Конструкторско-технологиче­ское обеспечение производства ЭВМ». / Сост.: И. С. Зуев. – ГЭТУ. – СПб., 1993. – 32 с.

Описывается цикл из двух лабораторных работ, посвященных конструированию топологии БИС средствами интерактивной графической системы проектирования «Спектр» на ЭВМ типа РС АТ. Рассматривается КМОП-технологический процесс, в котором проектируется топология заданного фрагмента. Дается язык описания топологии.

Предназначены для студентов специальности 22.01 дневной и вечерней форм обучения.

Утверждено

редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний

Введение

Одним из основных и трудоемких этапов разработки БИС является этап проектирования топологии. Качество выполнения этого этапа определяет в конечном счете характеристики и стоимость кристалла. Именно в топологической информации заложены и информация, и алгоритмы, и структура, и схемотехника проекта в наиболее детальной форме геометрических фигур в разных слоях.

Видное место в системе инструментальных средств разработки топологии занимает интерактивный графическийредактор(ГР), позволяющий создавать иерархически вложенную топологию произвольной конфигурации. Редактор может быть использован, например, для разработки плотно упакованной библиотеки топологических фрагментов, являющейся основой в любой САПР разработки БИС,

Настоящий цикл лабораторных работ ставит задачу практического ознакомления с возможностями графического редактора [1] в системе интерактивного проектирования топологии «Спектр» (см. [4]) на простом примере МОП-транзистора. Система имеет два входа:

Графический (интерактивный) и языковый. В работе используются обе возможности, причем вначале создается файл с топологией элементарного транзистора на языке ASP,описанном в [3], а затем эта первоначальная заготовка наращивается до заданного фрагмента. Проектируется транзистор вКМОП-технологии(см.[2]).

Для успешного выполнения лабораторной работы необходимо овладеть основами технологии БИС, для чего полезно изучить [1, гл. 6]. С теорией МОП-транзисторов и МОП-схем можно ознакомиться по [2].

1. Описание лабораторных работ

1.1. Техническое задание

Необходимо спроектировать топологию МОП-транзистора, общий топологический чертеж которого приведен на рис. 1.1. Различные варианты заданий (табл. 1.1) получаются при вариации числа параллельных затворов K, эффективной ширины каналаWи типа транзистора. Транзистор включает топологические слои, названия которых, используемые номера в графическом редакторе и цвет линии на топологическом чертеже (ТЧ) приведены в табл. 1.1, 1,2.

Конструктивно p- иn-канальные транзисторы отличаются различными слоями активных областей (BPиPN), наличием области легирования подложки n-транзистораPN, различными расстояниями от границы контактного окнаKдо границы активной области и различным соотношением между топологической шириной каналаW_Т.(рис. 1.2) и эффективной электрической шириной каналаW:

W_n = (W_Т - dW_n) K (1.1)

W_p = (W_Т - dW_p) K (1-2)

где dW_n,dW_p- шириназарастания локального оксида(локоса) в расчете на две стороны, технический смысл которой подробно описан в [2]. Отметим, что наращивание ширины канала методом параллельного включенияKодиночных транзисторов (рис. 1.1) является стандартным приемом топологического проектирования.

Отметим также, что технологический слой поликремния кодируется двумя ТС (рис. 1.1, 1.2):

1. ТС области затвора Z, выступающей на 1 мкм за активные областиFN, BPи

2. ТC соединительных поликремниевых шин PSI, начинающихся от границы активной области. Это обеспечивает независимую регулировку ширины затвора (длины канала) и ширины соеди­ни­тель­ных трассPSIв технологическом процессе. Мы опускаем слой кармана дляp‑МОП-транзистора, имея в виду, что в топологии схемы несколько транзисторов обычно группируются в один карман. По этой же причине отсутствуют и контакты к подложке и карману,

ТЧ заданного транзистора должен быть построен минимальной площади при условии соблюдения всех топологических проектных норм. В табл. 1.3 дан сокращенный список норм применительно к транзистору. В транзисторе с целью уменьшения сопротивления должно быть обеспечено дублирование сток/истоковых областей металлом с максимальным числом контактных окон. С целью уменьшения объема топологического описания топология транзистора должна быть спроектирована по иерархическому принципу:подфрагментами являютсяэлементарный транзисторбез контактов иэлементарный контакт с металлом(рис. 1.2).

Рис. 1.2. Элементарный р-МОП -транзистор и контакт

Рис. 1.1. Технологический чертеж фрагмента

Таблица 1.1

Задания на лабораторную работу

Номер вари­анта	Число затворов K	Ширина канала W, мкм	Тип тран­зи­сто­ра	Номер варианта	Число затворов K	Ширина канала W, мкм	Тип тран­зи­сто­ра
1	2	5	p	13	4	10	p
2		5	n	14		10	n
3		16	p	15		32	p
4		16	n	16		32	n
5		24	p	17		48	p
6		24	n	18		48	n
7	3	7,5	p	19	5	12,5	p
8		7,5	n	20		12,5	n
9		24	p	21		40	p
10		24	n	22		40	n
11		36	p	23		60	p
12		36	n	24		60	n

Таблица 1.2

Топологические слои транзистора

Название ТС	Иденти-фикатор	ТС в ГР	Цвет в ТЧ
Активная область (фосфор) n-транзистора	FN	4	Красный
То же (бор) p-транзистора	BP	12	Синий
Затвор транзистора	Z	1	Зеленый
Соединительные поликремниевые шины	PSI	6	То же
Контакт MN с активными областями	K	10	Черный
Металл нижний	MN	5	Черный контур с желтой растушевкой
Область легирования подложки n-транзистора	PN	2	Синий

Таблица 1.3

Топологические проектные нормы транзистора

Поз.	Размер	Минимальное значение	Топологический чертеж
1.	Ширина области РN	5
2.	Зарастание локоса dWn	2.5
3.	Ширина области BP	3.5
4.	Зарастание локоса dWp	1.0
5.	Ширина затвора Z	2
6.	Ширина соединительного поликремния	2
7.	Размер контактного окна K	1.5 2
8.	Расстояние между двумя контактными окнами K	2
9.	Ширина металла MN	4
10.	Расстояние между шинами MN	2
11.	Выход Zза активную областьFN, BP	1
12.	Выход PSIза активную областьFN, BP	2
13.	Выход PNза активную областьFN	1
14.	Перекрытие PNзатвораZв области	1
15.	Расстояние от шины PSIдоFN, BP	0
16.	Расстояние от границы KдоFN	2
17.	Расстояние от границы Kдо затвораZ	2
18.	Расстояние от границы KдоBP	1.5
19.	Расстояние от Zдо границыFN	3
20.	Расстояние от Zдо границыBP	3