11

Microeletrônica

Germano Maioli Penellohttp://www.lee.eng.uerj.br/~germano/Microeletronica%20_%202015-1.html

Sala 5145 (sala 17 do laboratorio de engenharia elétrica)

Aula 12

22

PautaÁQUILA ROSA FIGUEIREDO 201110256011ALLAN DANILO DE LIMA 201110063911BERNADIN PINQUIERE 201110020415DAVID XIMENES FURTADO 200810343411HUGO LEONARDO RIOS DE ALMEIDA 201210076411

ISADORA MOTTA SALGADO 200920379411JEFERSON DA SILVA PESSOA 201010067611LAIS DA PAIXAO PINTO 200710030011LEONARDO SOARES FARIA 200820515511PEDRO DA COSTA DI MARCO 201020582111THIAGO DO NASCIMENTO OLIVEIRA 201110308311

VINICIUS DE OLIVEIRA ALVES DA SILVA 201110066811

Conectando camadas poly e ativa

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)

Conectando a camada ativa (n+ e p+) à camada de metal

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

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. .

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+..

Lembrem-se do trabalho 1Resistor 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.

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.

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.

Simbolos de MOSFET

Canal-p

Canal-n

JFET MOSFET intensificação

MOSFET intensificação

Sem corpo

MOSFET depleção

MOSFET depleção

Sem corpo

Célula padrãoStandard 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.

Regras de designConsulte 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!

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.

Diodos de proteçãoMais 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

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.

Packaging

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

Trabalho divisor de tensão

17

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!

Exercícios

18

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

Exercícios

19Substrato-p

FOX FOX

IsolanteIsolanteIsolante

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

21

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.

• 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

Este transistor não tem a conexão de corpo (conexão com o poço-n). Neste caso, o corpo deve estar conectado a qual potencial?

22

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.

• 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

Este transistor não tem a conexão de corpo (conexão com o poço-n). Neste caso, o corpo deve estar conectado a qual potencial? VDD.

Poço-nFOX FOX

IsolanteIsolanteIsolante

23Substrato-p

p+ p+

24

• Faça um esboço da seção reta ao longo da linha pontilhada

• Por que a capacitância parasítica por quadrado do polisilício é maior do que a do metal1?

25

• 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

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 paralelasd – distância entre as placas

26

• 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

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 paralelasd – distância entre as placas

Poço-nFOX FOX

IsolanteIsolante

Isolante

Substrato-p

p+