集成電路版圖設計就是指將電路設計電路圖或電路描述語言映射到物理描述層面，從而可以將設計好的電路映射到晶圓上生產(chǎn)。版圖是包含集成電路的器件類型，器件尺寸，器件之間的相對位置以及各個器件之間的連接關系等相關物理信息的圖形，這些圖形由位于不同繪圖層上的圖形構成。集成電路設計方法涉及面廣，內(nèi)容復雜，其中版圖設計是集成電路物理實現(xiàn)的基礎技術。
根據(jù)使用的溫度范圍(軍用-55~125℃，民用-25~85℃)及其他可靠性要求，版圖設計需要考慮電性能和熱性能。由電參數(shù)要求及工藝水平來確定元件的結構、尺寸，再考慮寄生效應、散熱等問題，從而最后確定整個電路的布局和布線。下面提高集成電路版圖設計中的可靠性一般采取的措施。
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1、關于金屬化層布線
大量的失效分析表明，因金屬化層(目前一般是Al層)通過針孔和襯底短路，且Al膜布線開路造成的失效不可忽視，所以必須在設計布線時采取預防措施。例如盡量減少Al條覆蓋面積，采用最短Al條，并盡量將Al條布在厚氧化層(厚氧化層寄生電容也小)上以減少針孔短路的可能。
防止Al條開路的主要方法是盡量少的通過氧化層臺階。如果必須跨過臺階，則采取減少臺階高度和坡度的辦法。
為防止Al條電流密度過大造成的電遷移失效，要求設計時通過Al條的電流密度J<2×10^5A/cm2，Al條要有一定的寬度和厚度。
對于多層金屬布線，版圖設計中布線層數(shù)及層與層之間通道應盡可能少。
2、版圖設計中的熱分布問題
據(jù)推測，芯片溫度每提高25℃失效率約增加一倍，所以要盡量降低芯片溫度以降低失效率。為防止結溫過高，功率較大的管子面積要設計得足夠大，而發(fā)射區(qū)有效邊長仍由最大電流確定。在整個芯片上發(fā)熱元件的布局分布要均勻，不使熱量過分集中在一角。在元件的布局上，還應將容易受溫度影響的元件遠離發(fā)熱元件布置。在必須匹配的電路中，可把對應的元件并排配置或軸對稱配置，以避免光刻錯位和擴散不勻。要注意電源線和地線的位置，這些布線不能太長。
3、其他措施
(1)元件尺寸的選擇要適當。應考慮功率密度、寄生效應、制版光刻誤差、橫向擴散及擴散容差等因素，Al條應覆蓋歐姆接觸孔并留一定余量。
(2)保證電路參數(shù)的要求：多發(fā)射極晶體管的長脖子區(qū)不宜太長，因為太長會導致fT下降；避免在輸出線上做擴散“地”道；外延層電阻島上接電源的歐姆接觸孔要擴n+。
此外，對于CMOS集成電路，為提高其抗閂鎖能力可在版圖設計上采取以下措施：①合理布置電源接觸孔，減小橫向電流密度和橫向電阻；②采用接襯底的環(huán)形VDD電源線(p阱)，并盡可能將襯底背面接VDD；③增加電源VDD和VSS(GND)接觸孔，并加大接觸面積；④對每一個接VDD的孔都要在相鄰的阱中配以對應的VSS(GND)接觸孔，以便增加并行的電流通路；⑤盡量使VDD和VSS的接觸孔的長邊相互平行；⑥接VDD的孔盡可能安排得離阱遠一些；⑦接VSS的孔要盡可能安排在p阱的所有邊上。
集成電路版圖設計規(guī)則的作用是保證電路性能，易于在工藝中實現(xiàn)，并能取得較高的成品率。版圖設計的質(zhì)量好壞直接會影響到集成電路的功耗、性能和面積。在系統(tǒng)芯片（system-on-chip, SoC）設計中，集成了接口單元(input/output,I/O),標準邏輯單元(standard cell)，模擬與混合信號(analog mixed-signal, AMS)模塊，存儲器(memory,例如ROM,RAM)和多種IP模塊。所有這些模塊的物理實現(xiàn),全都離不開基本的版圖設計。工程實踐中，從定義系統(tǒng)芯片參數(shù)（specifications）完成后，人們常常將最常見的數(shù)字集成電路中標準邏輯單元的版圖設計過程簡化為電路設計（circuit design）、版圖設計（layout design）和特征化（characterization）等三個步驟，見圖1簡化的版圖設計流程圖。在實踐中，版圖設計類型又分為: 1)標準版圖設計，2)半定制版圖設計，和3)全定制版圖設計。
總結:無論是標準單元版圖設計,半定制版圖設計和全定制版圖設計,基本的設計方法得到發(fā)揚傳承,高性能、低功耗、低成本的要求提得更高,對未來高質(zhì)量高可靠性版圖設計設立了新的規(guī)范和起點。
