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Layout-Day2-版图层次与失效机理

一.版图的层次

1.金属互联层

· 180nm下,金属互连层的典型厚度为$0.5\mu m$

(1)电阻估算

$R=R_{square,方块}·\frac{W}{L}$

(2)电容估算(注意单位)

①Plate Cap: 上下表面电容$/\mu m ^2$

②Fringe Cap: 边缘电容 $/\mu m$

2.Via层

$M_{1}→M_{2}$使用的是$Via1$

3.$ACT$层

形成$mosfet$的位置,其余用栅氧或$STI$隔离

4.$Poly$层

形成$Gate$,也可以充当导线(但是$R_{U}$极大,约比Metal层大了几千倍)

★二.失效机理

1.Antenna effect:天线效应(长宽金属线)

· 在加工刻蚀过程中,$Metal$吸收大量带点离子,使得$Metal$电压过高,击穿$Mosfet$

解决

①高层次跳线(因为$M2$比$M1$加工慢一步)

②$PN$结反向击穿特性泄放

2.Soft connection 软连接(忘记画衬底)

· 忘记画衬底,衬底由于$IR-Drop$,使得衬底电压不为$0/V_{DD}$

3.Latch-up(闩锁效应,同时出现大pmos、nmos)

· 同时出现大pmos、nmos(比如反相器)时,$p-sub$与$N-well$有电流经过时,$Latch-up$通过正反馈被打开,从而在$V_{DD}-gnd$间形成一个短路回路。

解决:加入$guard-ring$,让$Y$锁定在$V_{DD}$,$X$锁定在$gnd$

4.$Electro-migration$ (电迁移,大电流烧断现象)

大电流撞击使得金属原子丢失,从而形成自身断路或者导线间短路。

解决:看手册决定$L$,注意也要考虑$Via、CT$

注意:由于趋肤效应,最好并联导线而非连接成一大块

5.$Metal-stress$金属应力(大宽$Metal$线)

· 在加工时由于温度等因素大$Metal$受到应力而断裂或者褶皱

解决:在$Metal$上打空洞

6.$Density$密度(要达到一定密度)

· 原因:在打磨$wafer$时,$FOX(SiO_{2})$耐打磨,而$Metal$不耐打磨,从而芯片被打磨的地方会不平整

但是$fab$厂一般会有自动化工具给你加上$Metal$,从而引入寄生电容,因此,为了避免这种问题,最好自己处理了。

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