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1、L-edit及器件版图设计 方伟,电子科技大学,目录,版图的介绍L-edit的介绍应用举例,什么是电路版图和器件版图,集成电路就是把组成电路的元件、器件以及相互间的连线放在单个芯片上，整个电路就在这个芯片上，把这个芯片放到管壳中进行封装，电路与外部的连接靠引脚完成。分立器件 单个芯片上只会集成某一种功率应用范围的器件，把这个芯片放到管壳中进行封装，与外部的连接靠引脚完成。,什么是电路版图和器件版图,版图根据逻辑与电路或者器件功能和性能要求以及工艺水平要求来设计光刻用的掩膜版图，实现IC或器件设计的最终输出。版图是一组相互套合的图形，各层版图相应于不同的工艺步骤，每一层版图用不同的图案来表示。版
2、图与所采用的制备工艺紧密相关。平面工艺 all processing steps act on a very thin surface layer of the wafer.所有的IC在一个晶片上同时被制造出来，大大降低了制造成本。,举例,举例,举例,举例,举例,举例,认识版图,认识版图,Y,认识版图,从平面工艺到立体结构，需要多层掩模板，所以版图是由许多分立的版图叠加而成，每一层都对应工艺过程中某一次或几次掩模。总体映象才会成为花花绿绿的结构。,举例：CMOS结构示意图,举例：CMOS结构示意图,举例：CMOS结构示意图,举例：CMOS结构示意图,举例：CMOS结构示意图,N阱：做N型材料注
3、入的封闭图形。窗口注入形成P管的衬底。,举例：CMOS结构示意图,有源区：做晶体管的D,G,S,B区域。,举例：CMOS结构示意图,多晶硅：硅栅和多晶的连线。元胞间一般都有共同的多晶连线。,举例：CMOS结构示意图,有源区的注入：N+区的注入，漏源连接区或衬底的注入。,举例：CMOS结构示意图,有源区的注入：P+区的注入，衬底连接区及漏源的注入。,举例：CMOS结构示意图,接触孔：有源区和外部的接触端子。,举例：CMOS结构示意图,金属：以铝为材料的金属连线。,举例：CMOS结构示意图,举例：三极管结构示意图,PNP晶体管：各个电极接触孔接不同电位应用。,举例：二极管结构示意图,PN二极管：同
4、三极管类似，存在寄生效应。,版图设计规则,版图在工艺中的问题:制版的分辨率问题多层版的套准问题表面不平整问题工艺中的刻蚀和扩散问题梯度引起的效应,版图设计规则,规则：厂商给定的使其能顺利完成工艺步骤的版图规定,版图设计规则,a:阱的最小宽度 b:不同电位的阱间距 c:相同电位的阱间距 d:阱对有源区的最小覆盖 e:阱外有源区和阱的间距,版图设计规则,a:有源区的最小宽度 b:沟道最小宽度 c:有源区间距,版图设计规则,a:接触的最小宽度 b:接触孔间距 c:有源区和孔间距 d:多晶和孔间距,L-EDIT的应用,L-edit用文件（file），单元（cell）等来描绘版图设计，一个文件由一个或多
5、个单元组成。对图层数，单元数以及等级数都没有限制，包括了基本所有度数和任意多边形的绘图。如以千分之一微米为最小单位来绘图的话最大可绘制一平方米的版图。L-edit简单实用，在国内具有较高的知名度。,L-EDIT的应用,L-EDIT的应用,L-edit 14.0基本的操作界面,L-EDIT的应用,L-EDIT的应用,L-edit 常用快捷键,L-EDIT的应用,L-edit 的图层,L-edit的图层数是没有限制的，每一个图层都用一个设定颜色的小方块表示，小方块中也可以设置花纹。目前器件版图上的设计都有习惯的颜色和花纹来表示特定的版图图层,L-EDIT的应用,L-edit 的图层,当把鼠标箭头放
6、在某个图层上时就会显示该层的名称，点击左键就会选中该图层，任何时候只能选中一个图层。在选中的情况下绘图只会反应在该图层上,L-EDIT的应用,L-edit 的图层,单击某一个图层的鼠标右键时就会显示图层选项，图层右侧的三个图标分别表示锁定图层，显示图层和保护图层,L-EDIT的应用,L-edit 的设置,双击图层左侧区域或者选中基本工具栏中setup-application就会弹出版图应用设置菜单，其中包括快捷键设置和版图的一些限定,L-EDIT的应用,首先设定user为软件文件路径然后进行设置.Paste to cursor:粘贴到鼠标指针。即粘贴时图形将会跟随鼠标移动，直到鼠标落键图形才会
7、消失,L-EDIT的应用,Auto panning:窗口自动平移。即当鼠标碰到版图窗口边缘时会自动平移窗口跟随鼠标。Active push rubberbanding:活动推拉。选中后绘图时不必一直按住鼠标来绘制多边形，只用单击起点和结束点即可完成,L-EDIT的应用,Show edit vector:显示编辑矢量。Instance stretch :可伸缩设置。选中可进行缓存例体化拉伸等编辑,L-EDIT的应用,Toolbars 工具条Use large button:选中后编辑键图标将变大。Layer icon：规定图层的显示像素。Drawing：选中all后可以编辑所有角度图形，其它选项
8、为45度和90度。,L-EDIT的应用,keyboard快捷键设置：将常用的功能设置出快捷键。Category:选择设置快捷键的类型，file中是涉及文件的快捷键，edit是涉及编辑的快捷键等。右框键入快捷键后assign即完成。,L-EDIT的应用,Mouse工具条：对鼠标的显示进行设置。Warning工具条：对图形编辑中的特殊情况进行记录。UPI工具条：对文件的特殊情况进行编辑。,L-EDIT的应用,Rendering工具条Hide instance insides if less than:设置水平和垂直的显示界限，小于该像素只只显示大概轮廓。Cache instance smaller
9、 than:缓存例体化的最小尺寸,L-EDIT的应用,Hide objects smaller than:规定可绘制图形的最小尺寸。Redraw:重绘工具条。可选全部重绘或部分重绘。Fill objects when editing/drawing:选中后，绘图或编辑时将用颜色填充对象，否则用线条显示。,L-EDIT的应用,Show design while rendering:绘图时显示结构。其它有用设置：selection-minimum zoom：可显示的最小缩放框面积。,L-EDIT的应用,L-edit设计参数设置：是绘图中最常用的设置。Technology name：设置所用工艺名称
10、，不同单用如果工艺不同则无法兼容。Technology units：所用工艺的单位。,L-EDIT的应用,Grid工具条：Major displayed grid：主栅格显示的单位距离。Suppress major grid if：小于一定像素设置后主栅格就不会再显示。后两选项是次栅格的相同设置,L-EDIT的应用,Mouse grid：鼠标栅格设置。其中又分为跳跃（snapping）和平滑（smooth）设置。选中跳跃鼠标就会在栅格间跳跃。Manufacturing grid：加工栅格。与厂商关联不常用，后为近似曲线体。,L-EDIT的应用,Selection 工具栏：Selection r
11、ange：选择范围。当鼠标与单元边界不超过该数值时单击左键仍可以选中该单位。Deselection range:去选择范围。即超过该数值选中被取消。一般设为无穷大。,L-EDIT的应用,Edit range：可操作范围，在该范围内即可进行编辑，一般设为极小。Select draw objects:创建后即会被选中。方便绘制后马上进行编辑。,L-EDIT的应用,Drawing 工具栏：Default port text size：设定文字的尺寸。Nudge amount:设定位移量Default ruler setting：默认标尺设置,L-EDIT的应用,display：选择是否将数字放在标尺
12、上。end:设定位移标尺结束时的形状。Show tick marks：选择主刻度线和次刻度线的标尺数。Current layer：将标记放在当前图层上。,L-EDIT的应用,Xref files工具栏：交叉文件和库文件的相关设定。Object snap：snap相关的设定。Interactive DRC：设计规则检查。Node highlighting:加亮设置。,L-EDIT的应用,Setup layers：图层设置包含多种功能，是图层文件建立和编辑的基础。含有图层的建立，图层的删除，图层的复制和图层的重命名。,L-EDIT的应用,Electrical properties:电学特性的设定。
13、比如单位面积电容的设定。一般不设定。GDS number：设置图层数等。Default wire setting：设置线宽和连接点形状等特性。,L-EDIT的应用,derivation工具栏：推导产生图层Draw和derived：选择该图层是由绘制产生还是由已有图层逻辑运算产生。,L-EDIT的应用,Rendering工具栏：设置产生图层的显示特性。包括object, port box, wire centerline的设置。一般只设置object。,L-EDIT的应用,Mode：绘图模式。包括add（加），subtract（减），paint（涂色）。表示和其它图层的逻辑关系。Pass表示第几
14、次绘制。Fill和outline：表示填充和轮廓线的颜色和花纹的设置。,L-EDIT实例,国内设计多为逆向，但也需要根据市场需求做适当改变，所以绘制版图前首先必须完成符合项目需求的元胞及其工艺的仿真验证，确定基本的元胞参数和工艺步骤，为绘制确定条件。其次，需要和生产厂商确定设计规则和工艺限制条件，使版图的绘制有据可依。下面以某种场效应器件版图为例说明,L-EDIT实例,元胞的设计：元胞的形状分为很多种，包括方形，六角形，八角形，条形，蛇形等等，每种都有自己的优势。一般将单位面积上实现的沟道宽度来作为一种衡量元胞设计的优值。不过不同元胞设计的优值差距很小，一般来讲，侧重可靠性的就采用优值相对较小
15、的设计（比如条形元胞），侧重功率应用的就采用利用率较大的元胞设计（比如六角和八角形）。,L-EDIT实例,八角形元胞照片实例（Silicon power thyristor),L-EDIT实例,条形元胞实例（Fairchild NPT IGBT ),L-EDIT实例,方形元胞照片实例,Infineon trench FS-IGBT,L-EDIT实例,方形元胞照片实例,Infineon trench cellular-IGBT,L-EDIT实例,功率的设计：任何一种器件的设计都是建立在一定功率应用范围内的，比如2200V，15A的应用范围。因此，在已经获得基本的仿真数据的基础上（比如单位元胞的电
16、流）就可以确定版图的面积。以条形元胞为例：,L-EDIT实例,在确定了每一个cell的宽度的情况下就可以进行版图绘制了,L-EDIT实例,如果版图设计为上下对称型，则可只绘制四分之一然后组合粘贴，无对称则需绘制完全版图。,L-EDIT实例,首先进行单个元胞的绘制，它是基本的复制单元,L-EDIT实例,首先进行单个元胞多晶图层的绘制（单个cell和多晶全貌）,L-EDIT实例,首先选中矩形，然后在绘图区绘制一普通矩形,L-EDIT实例,然后快捷键s，对矩形的长宽，坐标，旋转等进行编辑,L-EDIT实例,打标尺：当需要标记距离时，可在标尺栏中选中进行绘制。当标尺很长时，可先缩小再放大再落键，得长标
17、尺。,平移：可复制或剪切选中目标，在缓冲层上自由移动，直到到需要的位置落键为止。这样就可以绘制一个确定位置的矩形。,L-EDIT实例,倒角：在掩模板的角落为了避免出现曲率效应而采用的版图角度平滑处理。,L-EDIT实例,首先绘制正方形，然后选择扇形快捷键和去除快捷键，二者结合即可在方形上形成倒角。,L-EDIT实例,N+源区的绘制。在非倒角区域均为规则矩形。,L-EDIT实例,需要注意的是设计规则的限制，实现图层之间的工艺可实现性。,L-EDIT实例,单个元胞N+有源区图层。如果采用自对准技术则会和多晶图层对齐。而且N+源区由于不处于耐压边界，可选择不局部倒角。,L-EDIT实例,接触孔图层的
18、绘制：必须完成覆盖源区N+图层。,L-EDIT实例,去除倒角区域，接触孔图层为规则排列边角平滑矩形,L-EDIT实例,倒角矩形绘制如下所示,L-EDIT实例,单个元胞接触孔图层,L-EDIT实例,P-body图层绘制：必须完成覆盖源区N+图层。由于pbody在工艺步骤中为普注，所以图形覆盖了有源区。可由单个元胞复制而成,L-EDIT实例,单个元胞普注图层,L-EDIT实例,单个元胞AL图层，保证对接触孔的覆盖。与普注类似，金属同样覆盖了全部有源区。,L-EDIT实例,单个元胞全貌：此外终端环图层与pbody互补。由于正负胶不同而形成了相同的有源区图层。,L-EDIT实例,单个元胞全貌：此外终端环图层与pbody互补。由于正负胶不同而形成了相同的有源区图层。图层彼此的边缘间距大多由厂商设计规则限制。,L-EDIT实例,倒角：与有源区倒角类似，避免边缘元胞出现曲率效应而影响耐压。绘制采用环形加上去除热键获得。,L-EDIT实例,终端：为了优化边缘元胞击穿特性而进行的场限环注入。在仿真中需要优化环间距和掺杂浓度来获得最大耐压。,L-EDIT实例,终端：为了优化边缘元胞击穿特性而进行的场限环注入。在仿真中需要优化环间距和掺杂浓度来获得最大耐压。,L-EDIT实例,其它需要注意的工具：,将多个图形编组,将绘制好的图形进行编制（上）显示编制（下）,THANKS！,
