天线效应中，跳线至顶层metal的作用。

lnxmj

为减小天线效应，除了减小面积或周长比外，就是加diode 和跳线至顶层metal。书上是说跳到顶层metal后，会减小下层metal的面积。但顶层metal etch时不也会聚集电荷吗？这样做真的有意义吗？

max671119

天線效應產生的靜電破壞也會發生在metal蝕刻
时。時。 如果metal接到diffusion时，极少会产生静电如果metal接到diffusion時，極少會產生靜電
' h1 Z  B8 B: V% \破坏，因为diffsion可以卸掉静电，所以top metal破壞，因為diffsion可以卸掉靜電，所以top metal
3 J6 q# I$ e$ i. q4 X# k6 B一般不用考虑天线效应的问题（基本上每条top一般不用考慮天線效應的問題（基本上每條top
" j# n. f, v6 `% H& x$ Dmetal都会接到diffusion上）。 metal都會接到diffusion上）

sw5722

就我所知,antenna是為了保護poly gate的,因為poly是比較脆弱的,怕被
靜電破壞,所以用diode或者跳層,避免直接衝壞poly gate,
為什麼跳層只能往上跳,往下是沒用的,你從半導體製程程序去了解,就會
懂了.

alai

原帖由 lnxmj 於 2009-7-21 05:00 PM 發表
: Q. {- k8 F" ?8 J" P为减小天线效应，除了减小面积或周长比外，就是加diode 和跳线至顶层metal。书上是说跳到顶层metal后，会减小下 ...

, A4 L  f/ d* S! j1 E你跳到top metal后，top metal一根不会太长了吧？？？如果top metal太长，总面积太大，也一样有天线问题。

lnxmj

谢谢大家的帮助。现在已经基本明白了。以前自己认识的一个误区是，每一层做完后，电荷会持续积累。并传接到顶层metal。

pph_cq

原帖由 alai 於 2009-7-23 04:56 PM 發表
$ t$ \, y1 y% b# i2 m
你跳到top metal后，top metal一根不会太长了吧？？？如果top metal太长，总面积太大，也一样有天线问题。

top metal通常都会接到diffusion，所以一般不会有问题，如果只接gate就会有问题。

speed

謝謝大家的分享~~
' K) R* m! q* t! {# `- t0 R

謝謝大家的分享~~

sw5722

我不太確定你們說的天線效應與我知道的antenna rule是否一樣的東西,diffusion會不會
洩掉靜電,我也不太清楚.從layout的角度看,diffusion加上imp及ct metal,所組成的東西
就是叫protection diode,它的pn形成二極體.放在違反antenna rule的線上,當靜電高於
6 q( D: a& l$ n( }! Q% h9 }一個標準,二極體導通將多餘的靜電洩到基底,而且它只能放在pwell.這是我遇過的rd
跟我說的.不知是否正確.
( V2 S8 v9 H6 H& b5 H+ d; I關於top metal的問題,之前跑antenna rule時,不是每一條線都能放得下protection diode,
# C( m6 N5 i# x; m+ L所以會用跳層取代,並不是一定要用top metal,用上一層即可,不過要靠近poly gate,就能
解掉.會有top metal的說法,可能是早期頂多是1p2m,metal2就是top metal,這是我自己猜的,

yytseng

都錯!!
  `2 q9 t- i& V% _% a
: t: A7 Q( ]3 b8 a. {半導體製程中 因為離子植入蝕刻研磨過程 會造成靜電累積
5 Q0 g" Z' Z; T' k, s6 `做出來的金屬層就像天線一樣 會收集靜電 累積
" Z* e! E3 n& g2 l當累積到夠多 就可以打穿poly gate 放電
當然那個gate 就毀了
1 h4 o' _: o8 r3 }3 L# G6 e1 ]# ~3 [

7 A: E5 w; B7 r# ]解決的方法 就是讓靜電從另一邊放電
因為另一邊接到diffusion drain 端放電
$ d! z- c4 L+ Y' I9 _1 [所以把 metal 整個連起來就好了 不是要連到"top metal" 而是連到整個path 的最上層metal就好

* I( O. t+ x1 D; v另外傳統的視放電端 diffusion 放電為無限大,在0.13um 以下已經改成要計算 diffusion 可放電能力 跟 gate 端被打穿的能力比較 所以跟 gate area (W * L) 整段金屬 charge 以及 diffusion area 都要計算
4 ~( |: f4 U8 m% g5 x. C+ y
, v, c( [: e" h4 A3 b/ @1 c在nanometer 製程 由於 poly 厚度非常薄 (幾十個原子) Antenna 破壞力更是明顯

alai

原帖由 pph_cq 於 2009-8-6 11:32 AM 發表
9 R- l$ @* u. f5 Y9 a1 o1 T

  g4 M8 g6 _8 A1 {' Qtop metal通常都会接到diffusion，所以一般不会有问题，如果只接gate就会有问题。

9 {& M  m" v! `' ^. E) b" ?0 {我们讨论的当然是没有接到diffusion的情况。

james65chan

還是沒有提到為什麼  有些anntenna rule 跳線到最上層metal 就可以解了 ，

所以正確的做法還是
: Z# z- E2 `* m0 G2 q+ ]' p- i
' S1 _- ]3 g" P# v/ X2 w1 O1.       一定距離接到  diff-drain 端.

( N' z& G/ v5 ~! ?2.       一定距離接 對地diode.

milo_li

小弟還是不太明白，希望有高人詳解！！！

sw5722

關於diffusion會放電的事,我以前的designer是用等效電路來給我解釋的
,那不是單純的那層layer會放電,比方說n diff是用ct打在pwell上,有pn就是
型式上的二極體.
關於跳層,半導體製程是這樣的,從一個p基體開始往上做,然後nwell......poly
==>m1==>m2==>m3.......假如你以為半導體製程是一個mos或是一個電阻
+ z' E9 U4 }/ @, `9 V# z: t" M. J# E這樣去做的,那麼以下的說法,你可能不會了解.
假設有一條m1接到poly gate違反antenna rule,我們會用m2在靠近poly gate
的前方做跳接,當製程往上做到m1時,它是一個中斷不連續的狀態,在這個時候,
: J  O- O  L" a! V6 U7 Q( W想辦法去靜電,然後再往上做.
4 r9 c. E% z; N1 z7 W* b他不是非要最top metal,你用top metal是自己找麻煩,不信去跑一下antenna rule
就知道了.

jkchien

基本上幾位所表達的都有相關性，但是應該要從製程步驟與過程來解釋。
7 H% v/ x; S! c+ `/ X2 \8 w1.在蝕刻時大約會採用1000V~2000V，進行乾式蝕刻，由於離子撞擊會產生靜電累積在尚未被移除的幾何圖形內。
9 j) D' j/ |: K  h  n  S: g2.二極體會採用NP型，N端接訊號線,P端接地或是最低電位，在silicon process，在正常情況下此二極體形同斷路不會干擾訊號。在電位超過BreakDown voltage時，電流會從N流向P而釋放靜電...
3.被破壞的是gate-oxide，不是poly-gate，是因為gate-oxide隨製程演進而被設計越來越薄，約為150埃往下遞減，也就是約為幾十個原子厚度。但正解是因為電場效應而引起電流流向而導致gate-oxide被永久毀損...
4.往上連接到top metal就可以避免？這種觀念不能算是很完整的解決方案，因為現階段矽材料表面以上的蝕刻皆以乾式蝕刻進行，因此每一個layer都會採用1000V~2000V進行，因此累積越多的metal layers就會累增更多的靜電，礙於怕蝕刻不成功以及降低等效電阻值而多打的vias/contacts數量的增加電流流量，會增加毀損gate-oxide風險。但是靜電還是持續累積中。因為到了連接線路徑中的最上層metal layer時，已經連接到的diffusion region，但仍有些電路並非如此設計。而就在還沒有到最上層metal layer之前所累積的靜電足以毀損gate-oxide。所以必須要在輸入端進入到gate oxide之前就先打上NP diode，而且不能打錯位置。
5.run Antenna Rule就能了解一切？答案是有疑問的，因為command file是人寫的，很多製程廠下載的檔案都是針對該製程廠而寫的，多了一堆寫不出來的symbol layer去判別元件並不太實用，況且antenna必須要對製程過程了解才不會誤解。若要用驗證工具去檢測就需要多了解command file如何編寫...
6.這就是為何在Design Rule內會算週長對面積比，甚至是累加制的計算。但在國外大部分只有計算metal1，因為最容易造成沒有連接到diffusion的風險就是metal1，50%風險率...

以上是我在上課中就會說明的部分內容

簡老師

[ 本帖最後由 jkchien 於 2009-9-16 02:08 AM 編輯 ]

sw5722

簡老師說的對,應該是gate-oxide不是poly-gate,是我筆誤,其他大概跟我以前的designer
說的差不多.
關於top metal的問題,是幾年前我在跑antenna時,我處長在旁邊看,因為製程廠提供的diode
是有一定大小的,我們也知道用跳層比較不好,但不是每個地方都放得下,所以用跳層的方式解
,是難免的.
然後我處長說要用top metal(1p5m的製程用metal5),他認為top metal就是指metal 5,我認為
是上一層就好,後來跑command file的結果,是上一層即可,試過2個廠的command file都是這
& _2 Q  u; u" z+ w樣,
* y. h1 p% Z7 L; n$ Y7 I當然command file不一定對,我自己就遇過幾次,但就算它錯了,也不能怎麼樣,只是日後ic有問題
- i4 y# j7 e9 f5 v  P6 \3 E可以當成一個吵架的籌碼.

REFINED

那小弟在這邊也將我所知道的與各位前輩分享並請與指正
在製造過程中會有多餘的電荷累積在金屬層上這大家都知道，為什麼會把閘極氧化層打穿我查到一個不常被提起的觀點；在連線上不是OD to OD 就是OD to gate，OD to OD的部分暫不討論，主要探討OD to gate:當導線的兩頭分別接上的材質是DIFF與POLY，電荷會往較低阻值的方向做宣洩，此時導體上的電荷將會全部積在POLY上面 當電荷累積的量超過到氧化層所能負荷的就會被擊穿。

fabc

解决这个问题需要了解一下天线效应和IC制造流程，这样就能容易理解了；跳到顶层，那么势必把下层分成几段，这样只有一部分是直接连到gate的，那么在etch时，只有相连的部分起积累作用，其他部分积累了，因为上层还没做呢！，所以只能悬空在那边，等做到上层时，只有上层金属积累电荷，其他底层的金属（应该说是导体，包括金属与多晶）因为介质挡住也无法接收到电荷了，所以不用担心！不知道回答是否满意，表达得不是很好，不过只要你画出cross-section,应该很容易理解。

semico_ljj

聊的不错！

minijasmine

原帖由 fabc 於 2009-10-9 01:50 PM 發表
...等做到上层时，只有上层金属积累电荷，其他底层的金属（应该说是导体，包括金属与多晶）因为介质挡住也无法接收到电荷了 ...

我认为有介质挡住，只能说在做上层金属时，下面几层金属不会再增加累积的电荷；但因为是同一条连线，并不能完全避免上层累积的电荷传导到下层。而之所以此时不会破坏最下层的gate-oxide，是因为电荷会通过阻值更低的diffusion端泻放了。你想，都做到顶层Metal了，整条连线已然连通，diffusion端和gate端都在连线的两端了呀，电荷自然往低阻端走呀。

tsung105

看你antenna出現在哪層metal就往上跳一層如果是M2就把M2切一段換M3以此類推因為製程在製作時M2如果電荷累積過大時你換到M3他就不連續因為做M2時M3還沒做
4 U, K$ N4 h5 `0 F3 T而加Diode也可以因為電荷累積過多可經diode到地(diode面積也有差)