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CMOS: Fabrico e regras de projeto
João Canas Ferreira
Universidade do PortoFaculdade de Engenharia
2013-02-22
Assuntos
1 Processo de fabrico CMOS
2 Regras geométricas de projeto
João Canas Ferreira (FEUP) CMOS: Fabrico e regras de projeto 2013-02-22 2 / 35
Evolução da tecnologia CMOS
Fonte: [Weste11]
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Lingotes de silício dopado
Fonte: [May04]
à Diâmetros: 300 mm e 400 mm
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Método Czochralski
Fonte: [May04]
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Fabrico de lingotes
Fonte: [http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/kap_6/illustr/i6_1_2.html]
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Fotolitografia
Fonte: [Weste11]
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Máscaras
Fonte: [May04]
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Projeção das máscaras
Fonte: [May04]
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Transferência
Fonte: [May04]
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Correção ótica (prédistorção)
Fonte: [Weste11]
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Inversor: vista de corte
Fonte: [Weste11]
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Inversor: máscaras
Fonte: [Weste11]
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Processos de poço triplo
Fonte: [Weste11]
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Isolamento entre poços (trincheira)
Fonte: [Weste11]
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Óxido de porta
Fonte: [Weste11]
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Formação de fonte e dreno
Fonte: [Weste11]
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Melhoramentos
Fonte: [Weste11]
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Metalização em alumínio
Fonte: [Weste11]
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Exemplo: 11 níveis de metal
Fonte: [Weste11]
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Quando corre mal...
Fonte: R. Rodríguez-Montañés et al., “Bridging Defects Resistance in the Metal Layer of a CMOS
Process”, J. Electronic Testing: Theory and Applications 8, 35–46 (1996)
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Assuntos
1 Processo de fabrico CMOS
2 Regras geométricas de projeto
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Caraterísticas das regras geométricas
I As regras geométricas de projeto constituem o contrato entre fabricante eprojetista de circuito.
I Estas regras são a “interface” do processo de fabrico.
I Garantem que os padrões depositados na bolacha preservam topologia egeometria do desenho
I Especificam: distâncias mínimas, larguras mínimas (e máximas),sobreposições mínimas
I Regras “escaláveis”: distâncias especificadas em múltiplos de λ
I Largura mínima da porta: 2λ
I Processos industriais geralmente especificam regras em valores absolutos
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Máscaras de um inversor (n-well)
Fonte: [Weste11]
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Contactos ao substrato
Fonte: [Weste11]
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Classes de regras
Poços Definição de poços: p-well, n-well, deep-n-well. Em processostwin-tub pode ser especificado apenas um poço (n-well).
Transístores Quatro máscaras físicas:I active (diffusion), n-select (n-implant), p-select, polyI active + n-select + p-well + poly : transístor nMOSI active + p-select + n-well + poly : transístor pMOSI active + n-select + n-well + contacto : contacto ao poçoI active + p-select + p-well + contacto : contacto ao poço/substrato
Alguns sistemas geram máscaras active a partir de select
Contactos Uma máscaraI metal1/p-active, metal/n-active, metal-poly, metal/substratoI tamanho fixo; tentar usar mais que um contacto em paralelo
Metal Regras variam com o nível de metal (progressivamente maislargos e mais separados)Regras para ligações entre níveis de metal (vias): processosmodernos admitem stacked vias.
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FreePDK45: regras POLY
à http://www.eda.ncsu.edu/wiki/FreePDK45:Contents
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FreePDK45: regras WELL
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FreePDK45: regras ACTIVE (DIFFUSION)
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FreePDK45: regras IMPLANT (SELECT)
figura confusa: zona ativa, n-well e n-implant têm a mesma cor!João Canas Ferreira (FEUP) CMOS: Fabrico e regras de projeto 2013-02-22 30 / 35
FreePDK45: regras CONTACT
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FreePDK45: regras METAL1 (1/2)
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FreePDK45: regras METAL (1/2)
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Tempos passados
Fonte: [Weste11]
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Referências
à As figuras usadas provêm dos seguintes livros:
May04 G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication,Wiley, 2004.
Rabaey03 J. M. Rabaey et al, Digital Integrated Circuits, 2ª edição,PrenticeHall, 2003.http://bwrc.eecs.berkeley.edu/icbook/
Weste11 N. Weste, D. Harris, CMOS VLSI Design, 4ª edição, PearsonEducation, 2011.http://www3.hmc.edu/~harris/cmosvlsi/4e/index.html
à As figuras das regras de projeto provêm de FreePDK45 Wiki:
http://www.eda.ncsu.edu/wiki/FreePDK45:Contents
à e do serviço MOSIS: http://www.mosis.com/
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