Virtuoso - MOS 구성 요소, Stick Diagram, Transmission Gate, QRC

MOS 구성 요소

PMOS 트랜지스터는 반드시 N-Well 위에 형성되는데, NMOS 트랜지스터는 P-Well 일반적으로 안보이는 것을 볼 수 있다.

그 이유는 CMOS 공정에서는 기본 기판이 P형이기 때문에 NMOS 트랜지스터는 기본 기판에 바로 형성되며, 별도의 P-Well을 추가로 표시할 필요가 없기 때문이다.

 

PIMP (p-implant), NIMP (n-implant)

p, n implant는 특정 영역에 p, n형 도핑을 추가하는 과정이다.

pmos, nmos는 각각 소스와 드레인이 p형, n형으로 도핑되어 있다. 

NMOS의 경우 기본 기판이 P형이고 PMOS의 경우 N-Well 위에 만들기 때문에 각 MOS는 소스와 드레인에 NMOS에는 N형 도핑을 PMOS에는 P형 도핑을 소스와 드레인에 처리를 해야하기 때문에 Implant를 통해 각 소스와 드레인에 해당 MOS의 불순물을 도핑하여 MOS를 생성하게 된다. 

 

Oxide는 산화층으로 게이트 절연체로 사용된다.

 

Poly는 폴리실리콘 층을 의미하며, 트랜지스터의 게이트 전극으로 사용된다. 폴리실리콘 게이트는 산화층 위에 놓여 게이트 전압을 채널에 전달하는 역할을 한다.

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Stick Diagram

Stick Diagram은 회로의 구조와 상호 연결을 간단하게 보여주기 위 사용된다.

 

 

위의 왼쪽 그림과 같이 VDD, Poly(Gate), P Diff, N Diff, Contact을 기본으로 Layout을 설계하기 전에 미리 구성하는 단계에 해당한다.

 

기본적으로 Gate에 입력되는 값을 기준으로 P,N MOS 전부 Source와 Drain이 존재한다.

 

하지만 Layout에서는 일반적으로 Source와 Drain을 별도로 구분하지 않고 전부 Diffusion으로 인식하여 설계를 하게 된다.

 

각 Diffusion이 연결된 위치를 보고 P, NMOS에 연결된 부분을 Contact를 통해 연결하게 되면 Stick Diagram이 완성되고, 해당 Stick Diagram을 통해 Layout을 설계한다.

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Transmission Gate

 

Transmission Gate는 P, NMOS가 병렬로 연결된 구조로, 양방향 신호 전송이 가능하다.

이는 Mux처럼 입력 신호를 선택하여 출력으로 전달할 수 있다.

 

S가 0이 되면 NMOS에는 0이 PMOS에는 1이 전달되기 때문에 A와 Y사이의 연결이 끊긴다.

 

* NMOS만 사용하면 되는데 P, NMOS를 병렬로 연결하여 사용하는 이유는 P, NMOS 각각의 발생가능한 제약들을 해결하기 위함이다. (NMOS는 정확한 1의 값을 전달하기 힘들지만 0은 잘 전달한다. PMOS는 정확한 0의 값을 전달하기 힘들기지만 1을 잘전달하기 때문에 상호보완적인 관계를 가지게 된다.)