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2023 | OriginalPaper | Buchkapitel

6. Besonderheiten des Layoutentwurfs analoger integrierter Schaltungen

verfasst von : Jens Lienig, Jürgen Scheible

Erschienen in: Grundlagen des Layoutentwurfs elektronischer Schaltungen

Verlag: Springer International Publishing

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Zusammenfassung

Dieses Kapitel behandelt das für den Layoutentwurf analoger integrierter Schaltungen erforderliche Spezialwissen. Zunächst erläutern wir den Begriff des Schichtwiderstands (Abschn. 6.1) sowie die Funktion von Wannen und Sperrschichten (Abschn. 6.2). Dieses Grundlagenwissen ist für die Dimensionierung und das Verständnis von analogen Bauelementen erforderlich, die wir dann in Abschn. 6.3 behandeln. Abschn. 6.4 zeigt, wie man Bauelemente mittels Generatoren automatisch erzeugt. In Abschn. 6.5 erläutern wir, warum ein symmetrisches Verhalten von Bauelementen für analoge integrierte Schaltungen von fundamentaler Bedeutung ist, und im letzten Abschn. 6.6 geben wir dann eine fundierte Einführung in die Layouttechniken zur Erzielung dieser elektrischen Symmetrie, das sogenannte Matching.

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Fußnoten
1
Raumladungszone und Verarmungszone können daher als synonyme Begriffe betrachtet werden. Wir bevorzugen hier den Begriff „Raumladungszone“, da die Raumladungen das elektrische Feld erzeugen, dessen Auswirkungen für unsere Diskussion wesentlich sind.
 
2
Diese Layouts unterscheiden sich geringfügig von denen in Kap. 2, wo wir z. B. Bulk- und Source/Drain-Anschlüsse nicht durch Feldoxid (STI) getrennt haben.
 
3
Der Vogelschnabeleffekt entsteht bei der Herstellung des Feldoxids mit dem LOCOS-Verfahren. Das Oxid wächst dabei seitlich unter die Nitridmaske, das die Siliziumoberfläche gegen Oxidation schützt. Die resultierende Geometrie des Oxids ähnelt einem Vogelschnabel (Kap. 2, Abschn. 2.​5.​4, Abb. 2.​13).
 
4
Man setzt stets die gemäß Entwurfsregeln maximal mögliche Anzahl an Kontakten auf die S/D-Gebiete.
 
5
Dieser Begriff hat sich bis heute erhalten, obwohl die Source- und Drain-Dotierungen in modernen Prozessen nicht mehr durch Diffusion erzeugt werden.
 
6
In manchen Prozessen wird Poly durch „Silizidierung“ dotiert, was sehr hohe Dotierkonzentrationen erlaubt. In diesen Fällen sind einstellige Ω-Werte für den Schichtwiderstand von Poly möglich.
 
7
In modernen Prozessen verwendet man auch Dielektrika, die eine höhere Permittivität als SiO2 haben. Dies wird i. Allg. aber nicht zur Erhöhung der Kapazität genutzt. Das Ziel dieser sogenannten „high-k“ Dielektrika besteht eher darin, bei Erhaltung der Kapazitätswerte größere Schichtdicken d zu ermöglichen, da dies die Leckströme reduziert.
 
8
Die in Abb. 6.17 (Mitte) eingezeichnete Richtung des Stromflusses orientiert sich an der technischen Definition des elektrischen Stromes, bei der man sich positive bewegliche Ladungsträger vorstellt. Die Elektronen fließen also in entgegengesetzter Richtung (vom Emitter E zum Kollektor C bzw. zur Basis B).
 
9
Eine Methode zur Verhinderung des „Channeling-Effekts“ besteht darin, den Ionenstrahl nicht senkrecht, sondern in einem bestimmten Winkel auf den Wafer zu lenken (Kap. 2, Abschn. 2.​6.​3).
 
Literatur
1.
O. Kononchuk, B.-Y. Nguyen, Silicon-On-Insulator (SOI) Technology: Manufacture and Applications, Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, Bd. 58 (Elsevier, Amsterdam, 2014). ISBN 978-0857095268
2.
Y. Taur, T. H. Ning, Fundamentals of Modern VLSI Devices, 2. Aufl. (Cambridge University Press, Cambridge, 2013). ISBN 978-0-521-83294-6
3.
4.
A. Hastings, The Art of Analog Layout, 2. Aufl. (Pearson, London, 2005). ISBN 978-0131464100
5.
6.
7.
8.
B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, 2. Aufl. (McGraw-Hill Education, New York, 2016). ISBN 978-1259255090
9.
Metadaten
Titel
Besonderheiten des Layoutentwurfs analoger integrierter Schaltungen
verfasst von
Jens Lienig
Jürgen Scheible
Copyright-Jahr
2023
Buch
Grundlagen des Layoutentwurfs elektronischer Schaltungen

Print ISBN: 978-3-031-15767-7

Electronic ISBN: 978-3-031-15768-4

Copyright-Jahr: 2023

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-031-15768-4_6