MCS51单片机反向解剖以及正向设计的研究 第11页
多多多晶硅栅到有源区边沿的最小距离离0.7771333
PPPPPoly罗tetorelatedActiveedgeeeeeee
PPP十版版P十注入的最小宽度度0.9991444
SSSPPPMin.WidthofP+imPlanttttttt
两两两P+区间的最小距离离0.9991555
MMMMMin.SPaeeofP+imPlanttttttt
覆覆覆盖有源区时各边的最小富裕量量0.45551666
PPPPP+imPlanteneloseAetiveeeeeee
PPPPP+版和与它无关的有源区间的最小距离离0.75551777
SSSSSPaeingfromSPregiontoanaCtiveregionnnnnnn
覆覆覆盖栅区的最小富裕量量0.75551888
SSSSSPaeingfromSPregiontoPolygateeeeeee
金金属条条一铝的最小宽度度0.9991999
(((一铝)))Metallwidthhhhhhh
AAA111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111一一一铝间的最小距离离0.8882OOO
MMMMMetal1toMetalsPaeeeeeeee
一一一铝覆盖一次孔的最小尺寸寸0.3332111
MMMMMinsizeofMetalloverlaPovereontaettttttt
接接触孔孔最小引线面积积0.6X0.6662222
(((一次)))MinContaCtSizeeeeeee
WWW111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111一一一次孔间的最小间距距0.7772333
CCCCContaettoeontaetMin.sPaeeeeeeee
多多多晶硅覆盖一次孔的最小富裕量量0.4442444
PPPPPolyoverlaPovereontaetonPolyyyyyyy
有有有源覆盖有源区上一次孔的最小富裕量量0.4442555
AAAAAetiveoverlaPeontaetonAetiveeeeeee
有有有源上的一次孔与多晶硅栅间的最小距离离0.6662666
CCCCContaetonAetivetoPolygatesPaeeeeeeee
制造该芯片时采用的是一层多晶硅栅、一层金属铝作为内部连线。下面给出
表3一3中所列o.6pm硅栅CMOS设计规则的示意图，如图3一16、3一17、3一18、
第三章MCS一51单片一机的反向解剖
3一19、3一20和图3一21所示。
1.有源区:有时也称为薄氧化区。这层掩膜版用来规定N沟道和P沟道器件需
要生长有源区域的地方，设计规则示意图如图3一16所示。
iiiii叮叮}}}{rl，，卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜……………」，3、鬓鬓
图3一16有源区设计规则示意图
2.阱区:以N阱为例说明。N阱掩膜用于制作P沟道器件的N阱，采用的方
法多是在这个区域进行N型掺杂扩散，设计规则示意图如图3一17所示。
图3一17阱区设计规则示意图
3.多晶硅:其掩膜版用来规定多晶硅栅极的位置，并且形成多晶硅极层，设计
规则示意图如图3一18所示。
图3一18多晶硅设计规则示意图
第三章MCS一51单片机的反向解剖
4.p+版:这层掩膜版用来规定P沟道的器件的区域，通过注入P+掺杂来形成
PMOS管的源、漏区。设计规则示意图如图3一19所示。
「一门
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卜一}
同‘，
L_口L_--J
图3一19P+版设计规则示意图
5.金属条(一铝):这层掩膜版用来定义第一层金属内连线区域，设计规则示
意图如图3一20所示。制造时先在整个硅片上蒸一层金属铝，然后将接触孔
和连线等处铝留下，其余的全部刻掉。如果芯片电路比较复杂，需要二层铝
甚至三层铝、四层铝来完成电路的内连接。
滋滋滋
井井井
图3一20金属条设计规则示意图
6.接触孔(一次孔):其掩膜版用来规定各个接触孔的位置，也就是定义所有
在扩散区、多晶硅、金属条上的接触孔的区域。设计规则示意图如图3一21
所示。
图3一21一次孔设计规则示意图
7.版图中图形的说明:图3一22给出了规则示意图中各种不同图形表示的意义。
第三章MCS一51单片机的反向解剖
二N+二‘一一一一--一-----一J图3一22版图图形的说明半导体公司给出的版图设计规则参考手册中还包括了最小间距规则、金属包一次孔/二次孔规则等，利用这些规则可以增大电路密度。如果对电路的密度要
求不高，实际应用中可以将规则中给出的最小值增大15%到20%，这样制造硅
晶片时就有更多的富裕量。对于一次孔和二次孔来说可以不限定最小尺寸，但是
实际设计中应尽量使用最小尺寸的一次孔和二次孔，以避免负载效应。
对于集成电路芯片来说，是否能够得到足够的、稳定的功率是芯片能否正常
工作的前提。因此，在芯片的版图设计中电源线的设计规划显得非常重要的。
①芯片中要使用单一、稳定并且功率足够大的电源。由于电源线要贯穿整个
芯片，因此应该尽量避免引入有干扰的电源，而选择引入稳定的电源。容易产生
干扰和敏感度高的回路可以与一般回路分离。模拟部分和数字部分的电源要分开
并独立连线，芯片内电源线的唯一交会点要放在焊块上。
②电源线应该尽量以树状分布、交错为原则，避免相互跨越。树状分布的电
源线主干宽度要大于支路电源线的宽度，主干连接支路的位置要尽量靠近树状分
布中心处。同时，避免用非金属材料(例如多晶硅)做连线，防止因为多晶硅电
阻较大而造成压降。尽量避免电源线的凹凸不平，并且特别注意电流较大的局部
电路，防止电流的集注效应造成金属的断线;
③布线时要适当加宽电源线的宽度。如果电源线过细，阻抗将增加，从而产
生电压降。一般情况下，电源线的最小值为金属线最小宽度的3倍左右。本芯片
内电源线的最小宽度为Zpm，最大宽度为3Opm。在芯片的375pm死角区(die
corner)内，不允许放置任何有源电路，但是电源线可以按45度对角线方式从
这个死角区穿过。
3.5.3MCS一51的总体版图
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