CMOS反相器版图设计(共5页)

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1、精选优质文档-----倾情为你奉上 XXXXXXX实验报告 课程名称：集成电路设计 实验名称： CMOS反相器版图设计 学号 姓名： 指导教师评定：____________________________ 签名：_____________________________ 1、 实验目的 1、了解集成电路版图设计流程。 2、利用L-Edit 进行NMOSFET 版图设计。 3、利用L-Edit 进行CMOS反相器设计。 2、 实验器材 计算机一台，Tanner L-

2、Edit软件 3、 实验原理 CMOS 反相器由PMOS 和NMOS 晶体管组成，利用PMOS晶体管版图和NMOS晶体管版图可以完成COMS反相器版图的设计。 4、 实验步骤 1、设计PMOS晶体管版图。 2、设计NMOS晶体管版图。 3、设计CMOS反相器版图： （1）启动版图编辑器L-Edit。 （2）新建文件。新建一个Layout 文件，文件的设置信息可以从前面创建的 文件中复制。 (3) 对文件进行重命名。将L-Edit 编辑器默认的文件名Layout 改为Inverter。 (4) 设置格点与坐标

3、。格点与坐标的设定方式与创建PMOS 晶体管时设定的 方法一致。 (5) 调用PMOS 和NMOS 晶体管作为例化单元。使用Cell---Instance 命令来调用PMOS 单元。在出现的Select Cell to Instance 对话框中，通过点击Browse按钮浏览到“MOS”文件，可以看到该文件下面有PMOS 和NMOS 两个单元， 点击PMOS，然后点击“OK”，可以看到Inverter 文件cell0 单元的版图已经添加了PMOS 单元。利用同样的方法，可以将NMOS 单元也添加进来。 (6) 连接PMOS 和NMOS 晶体管的栅极。从CMOS 反相器电路可知

4、，PMOS晶体管和NMOS 晶体管的栅极要连在一起作为反相器的输入端，所以在放置这两个晶体管的时候可以将两者的栅极对准，以便连接。具体操作是，选择Layer的多晶硅(Poly)层和方框绘图工具后，在版图区域中画一个宽度与晶体管栅极相等的多晶硅矩形，如图1 所示。 (7) 连接PMOS 和NMOS 晶体管的漏极。使用金属1 层将两晶体管的漏极连接起来。具体操作是，选择Layer 的金属1 层(Metal)和方框绘图工具后，在版图区域中画一个宽度与晶体管漏极相等的金属1 层，如图2 所示。 (8) 画

5、电源线和地线。由前面章节介绍的知识可知，PMOS 晶体管的源极要 连接到电源上，NMOS 晶体管是源极要连接到地上，所以在CMOS 反相器版图中要画出电源线和地线。电源线和地线所用的绘图层为金属1 层。通常将电源线和地线设置的稍微宽一些，这里，我们将两者都设为0.8 微米。需要注意的是，电源线和地线与其他金属线之间的距离(Meatl1 to Metal1 Spacing)要大于0.35 微 米，按此规则画出的版图如图8.3 所示。 (9) 添加节点名称。在电源线和地线上需要添加节点名，具体操作是，点击 工具栏上的，然后在电源线上需要添加节点名

6、的位置点击一下鼠标左键， 在出现Edit Object(s)对话框的Port name 中填入“VDD”，文字的大小(Text size)为0.25 微米，文字方向为(Text Oriention)为“Horizontal”即水平方向。采用类似的方法，添加地线的名称为“GND”。 （10） 连接电源线和地线。将PMOS 和NMOS 晶体管的源极用宽度为0.55微米的Metall 层分别和VDD 与GND 连接起来，结果如图4 所示。 （11）加入反相器的输入端。反相器的输入端在栅极上，通过从栅极引出信 号线作为输入端，信号线用Metal1 层引

7、出。Metal1 层与多晶硅栅极是通过栅极 接触孔(Poly Contact)连接的。如图5所示，这样就构成了一个完整的输入端。 图5 完整的输入端口 然后将画好的输入端口移动到反相器的栅极，注意放置的时候，端口Metal1 层与连接漏极的Metal1 层之间的距离要大于最小距离要求。添加输入端口后的反相器版图如图6所示。 图6 添加了输入端口的反

8、相器版图 （12）添加输入和输出端口节点名。与前面添加电源线和地线节点名类似， 在反相器的输入端口和输出端口分别添加“IN”和“OUT”节点名。 （13） 新建阱接触单元和沉底接触单元。在CMOS 集成电路中，P 型沉底要与地线连接，N 型沉底要与电源线连接，以保证电路正常工作时PN 结始终反相偏置，从而起到有效的隔离作用。同样，阱区也要接在相应的偏置上，以避免阱与衬底间的PN 结正向偏置。 PMOS 晶体管是制作在N 阱上的，需要在N 阱上建立“阱接触”与电源相连。阱接触单元的建立方法是，选择Cell---New 命令，在Creat New Cell 对话框 的Cell

9、Name 中输入单元名Ntap。 建好的Ntap如图7： 图7 阱接触 画好的Ptap如图8： 图8 衬底接触 （14） 将阱接触和衬底接触添加到反相器单元中。添加了阱接触和衬底接触后，要对反相器运行DRC，并修改出现的错误，最后将单元进行保存。通过DRC 检查后的反相器版图如图9所示。 图9 （15）版图提取。L-Edit 具有版图提取的功能，能够将版图转化成描述元件 与节点状况的网表(netlist) 文本文件，网表可用于对版图进行验证。 5、 实验小结 通过本次试验，进一步熟悉了PMOS和NMOS晶体管版图设计的流程，并在此基础上掌握了集成电路基本结构CMOS反相器的版图设计，进一步加深了对集成电路设计理论知识的理解。 专心---专注---专业