Microeletrônica. Germano Maioli Penello.

Transcrição

1 Microeletrônica Germano Maioli Penello Sala 5145 (sala 17 do laboratorio de engenharia elétrica) Aula 12 1

2 Conectando camadas poly e ativa Conectando a camada ativa (n+ e p+) à camada de metal Nunca se conecta o metal diretamente ao substrato ou ao poço! Esse conexão direta ao substrato ou poço só é feita se for desejada a construção de um Diodo Schottky (contato retificador)

3 Conectando camadas poly e ativa Conectando as camadas poly à camada de metal O metal1 se conecta à camada poly e ao metal2. O metal2 não se conecta diretamente à poly. Ele primeiro se conecta ao metal 1 e depois à poly

4 Conectando o substrato-p ao terra Não se conecta o substrato em apenas um ponto. Para garantir que todo o substrato está aterrado, as conexões ao substrato devem ser usadas sempre que possível. O. substrato é resistivo. Se conectarmos o terra em apenas um ponto, regiões distantes não vão ter o mesmo potencial.

5 Conectando o poço-n O corpo de um PMOS é o poço-n. Ele também deve ser conectado a um determinado potencial. Qual potencial é este? O potencial mais elevado (VDD) A. conexão ao poço-n é feita com o metal1 e a região n+.

6 Lembrem-se do trabalho 1 Resistor de poço-n Se o substrato está aterrado, não podemos aplicar potenciais menores que aprox. -0.5V para evitar a condução através do diodo parasítico.

7 Leiaute de um NMOS Sempre que a camada poly cobre a camada ativa, temos um MOSFET! Dispositivo de 4 terminais. Corpo conectado ao terra. Dreno e fonte são equivalentes.

8 Leiaute de um PMOS Sempre que a camada poly cobre a camada ativa, temos um MOSFET! Dispositivo de 4 terminais. Corpo conectado ao VDD. Dreno e fonte são equivalentes.

9 Simbolos de MOSFET Canal-p Canal-n JFET MOSFET intensificação MOSFET intensificação Sem corpo MOSFET depleção MOSFET depleção Sem corpo

10 Célula padrão Standard cell frame Célula conveniente para fazer as ligações de terra e VDD, de substrato e poço. Utilizando diversas células padrão em conjunto As células padrão tem altura definida. O acoplamento delas aumenta a área de leiaute lateralmente. Note o acoplamento das conexões de alimentação, terra, poços-n e substrato. Camadas sobrepostas! Não é problema desde que passe no DRC.

11 Regras de design Consulte o mosis.org para as regras em detalhes Forma reduzida de construir um NMOS Mesma região ativa para a construção do NMOS e a conexão com o substrato Agora a fonte e o dreno não são mais terminais intercambiáveis!

12 Proteção de descarga eletrostática Circuito de proteção Se o sinal aplicado está entre VDD e 0V, nenhum dos dois diodos conduzem. Esta adição de componentes não altera o funcionamento normal do circuito. Se o sinal for maior que VDD + 0.5V ou menor que 0-0.5V, os diodos conduzem e fornecem um curto para que a tensão no GOX não seja excessiva.

13 Diodos de proteção Mais realista Conexões próximas para minimizar a resitência em série parasítica Áreas dos diodos é grande Erro na figura! O pad sempre é feito do último metal! A figura desenhou o pad com metal1 É uma boa prática pegar os pads diretamente com o fabricante CMOS. Download no site da MOSIS

14 Diodos de proteção Conexões próximas para minimizar a resitência em série parasítica Áreas dos diodos é grande Erro na figura! O pad sempre é feito do último metal! A figura desenhou o pad com metal1 É uma boa prática pegar os pads diretamente com o fabricante CMOS.

15 Packaging O packaging (empacotamento) é a etapa final que vai conectar o bonding pad e, consequentemente o circuito CMOS, ao mundo exterior.

16 Trabalho divisor de tensão Trabalhos praticamente idênticos! Mesmo nome de projeto, mesmas dimensões no layout, mesma disposição de camadas, mesmos nomes dos nós... Trabalhos com erros de DRC! Vocês devem conferir antes de me entregar! 16

17 Exercícios Faça um esboço da seção reta ao longo da linha pontilhada. Considere que este é um processamento que utiliza dois metais 17

18 Exercícios FOX Substrato-p Isolante Isolante Isolante FOX 18

19 O transistor abaixo é um NMOS ou um PMOS? O leiaute tem um problema. Identifique-o. Faça um esboço da seção reta ao longo da linha pontilhada. Considere que este é um processamento que utiliza dois metais 19

20 O transistor abaixo é um NMOS ou um PMOS? O leiaute tem um problema. Identifique-o. Faça um esboço da seção reta ao longo da linha pontilhada. Considere que este é um processamento que utiliza dois metais Transistor PMOS, as camadas ativas são dopadas com átomos aceitadores através da camada p-select. Outra forma de identificar é que o PMOS é construído sobre o poço-n. Este transistor não tem a conexão de corpo (conexão com o poço-n). Neste caso, o corpo deve estar conectado a qual potencial? 20

21 O transistor abaixo é um NMOS ou um PMOS? O leiaute tem um problema. Identifique-o. Faça um esboço da seção reta ao longo da linha pontilhada. Considere que este é um processamento que utiliza dois metais Transistor PMOS, as camadas ativas são dopadas com átomos aceitadores através da camada p-select. Outra forma de identificar é que o PMOS é construído sobre o poço-n. Este transistor não tem a conexão de corpo (conexão com o poço-n). Neste caso, o corpo deve estar conectado a qual potencial? VDD. 21

22 Isolante Isolante Isolante FOX Substrato-p p+ p+ Poço-n FOX 22

23 Por que a capacitância parasítica por quadrado do polisilício é maior do que a do metal1? Faça um esboço da seção reta ao longo da linha pontilhada 23

24 Por que a capacitância parasítica por quadrado do polisilício é maior do que a do metal1? Para uma mesma área e considerando o mesmo óxido, a capacitância do polisilício é maior do que a do metal1 porque o polisilício tem uma espessura menor de óxido entre os contatos elétricos. e permissividade do óxido A área das placas paralelas d distância entre as placas Faça um esboço da seção reta ao longo da linha pontilhada 24

25 Por que a capacitância parasítica por quadrado do polisilício é maior do que a do metal1? Para uma mesma área e considerando o mesmo óxido, a capacitância do polisilício é maior do que a do metal1 porque o polisilício tem uma espessura menor de óxido entre os contatos elétricos. e permissividade do óxido A área das placas paralelas d distância entre as placas Faça um esboço da seção reta ao longo da linha pontilhada Isolante Isolante Isolante FOX Substrato-p Poço-n p+ FOX 25