如何在集成電路中減少天線效應(yīng)
需要注意的是,跳線的放置位置十分重要。必須把跳線放置在可減少布線長(zhǎng)度的位置。下圖可詳細(xì)說(shuō)明。如下圖所示,在兩張圖片中,輸入和輸出引腳間都有同 樣長(zhǎng)度的間距,只是跳線位置稍有不同。第一張圖的電路沒(méi)有受到天線效應(yīng)的影響,而第二張圖中的電路卻受到了天線效應(yīng)的影響。
圖4:在柵周?chē)迦胩€。
通過(guò)這個(gè)例子可以很明顯的看出,可使用跳線(又叫做“橋”)避免天線效應(yīng)。跳線即斷開(kāi)存在天線效應(yīng)的金屬層,通過(guò)通孔將靜電荷傳送到更高一層的金屬 層,然后再回到當(dāng)前層。在金屬化的過(guò)程中,除了在最高一層上,引腳與很小的電線面積相連接,避免該層以下的任何天線問(wèn)題的發(fā)生。
插入二極管
如圖所示,在邏輯柵輸入引腳旁邊插入二極管,可為底層電路提供一個(gè)電荷泄放路徑,因此累積電荷就無(wú)法對(duì)晶體管柵構(gòu)成威脅。使用二極管可為通過(guò)基板聚集在金屬層上的額外離子提供電荷泄放路徑。
圖5:在邏輯柵輸入周?chē)迦攵O管。
然而,插入二極管會(huì)增加邏輯柵的輸入負(fù)載,從而增大電路單元面積并影響時(shí)序。此外,空間狹小的地方不適合插入二極管。
圖6:通過(guò)插入二極管或橋(布線)控制天線效應(yīng)。
總結(jié)
在集成電路的制造過(guò)程中,由于金屬層暴露在外,導(dǎo)致上面聚集了許多靜電電荷。電荷的數(shù)量取決于很多原因,從天線的角度來(lái)說(shuō),電荷的數(shù)量取決于金屬的暴 露面積。金屬暴露的面積越大,聚集的電荷就越多?;逦挥诘撞坎⑴c制造設(shè)器件連接,因此在柵氧化層產(chǎn)生一個(gè)電壓梯度。當(dāng)這個(gè)梯度變得足夠大時(shí),它將通過(guò)爆 炸性放電(即“閃電”)來(lái)釋放。這個(gè)問(wèn)題對(duì)小型技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生非常大的影響,因?yàn)樾闺娝鶐?lái)的損害很可能波及整個(gè)柵極。
由于表達(dá)天線比率方法并沒(méi)有統(tǒng)一,因此對(duì)于每項(xiàng)加工技術(shù)而言,天線規(guī)則檢查都不同。
可在需要受到保護(hù)的柵極旁邊插入反向偏置二極管,避免電路遭受天線效應(yīng)。在芯片正常運(yùn)行期間,反向偏置二極管可防止電子在電路與二極管間流動(dòng),并防止 電子流向芯片基板。然而再制造過(guò)程中,電路上的電荷會(huì)聚集在某一點(diǎn)上,在這一點(diǎn)上電壓會(huì)超過(guò)其承受限度。這一點(diǎn)上的電壓高于電路正常運(yùn)行的電壓,但低于柵 極中可預(yù)期的靜電放電電壓。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí),二極管允許電子從電路中流向基板,因此緩解電路中累積的電荷。這是一個(gè)非破壞性過(guò)程,并且在制造過(guò)程中,電 路可通過(guò)二極管進(jìn)行多次放電。
另一個(gè)避免遭受天線效應(yīng)的方法是通過(guò)改變金屬層對(duì)天線進(jìn)行“切割”(即“跳線法”)。當(dāng)該金屬層被制成時(shí),一側(cè)的大片金屬層不再電連接到柵極,因此不 會(huì)產(chǎn)生天線效應(yīng)。當(dāng)通過(guò)更高級(jí)金屬“橋”進(jìn)行連接時(shí),導(dǎo)體表面不再暴露在外,因此不會(huì)收集游離電荷,從而避免天線效應(yīng)。
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評(píng)論