如何在集成电路中减少天线效应

布局对充电损伤的影响

充电损伤的程度是一个几何函数，与极密栅线天线相关。但是由于刻蚀率的差异反映出的刻蚀延迟、等离子灰化和氧化沉积以及等离子诱导损伤（PID）的原因，使得充电损伤更容易受到电子屏蔽效应的影响。

　　图2：布局对充电损伤的影响。

因此，天线效应的新模式需要考虑刻蚀时间的因素，如公式1。而通过插入二极管或桥（布线）控制天线效应，可以更好地预测天线效应，如公式2所示。

其中， Q指在刻蚀期间，向栅氧化层注入的总积累电荷。

　　A为导电层面积，等离子电流密度J下的电容容量为C

　　a为栅极面积，等离子电流密度J下的电容容量为a

　　α为电容比

　　P为天线电容器的周长

　　p为栅电容器的周长

　　ω为等离子电源的角频率

根据基于PID的新模式，PID不取决于AR，但是天线电容与栅极电容的比例是PID的良好指标。PID取决于等离子电源的频率，当氧化层《4nm，PID将对应力电流变得不敏感。在不增加J的情况下，增加栅极的介电常数，可增加PID。

减少天线效应的设计解决方案

下面几种解决方案都可以用来降低天线效应。

　　1. 跳线法：通过插入跳线，断开存在天线效应的天线并布线到上一层金属层；直到最后的金属层被刻蚀，所有被刻蚀的金属才与栅相连。

　　2. 虚拟晶体管：添加额外栅会减少电容比；PFET比NFET更敏感；反向天线效应的问题。

　　3. 添加嵌入式保护二极管：将反向偏置二极管与晶体管中的栅相连接（在电路正常运行期间，二极管不会影响功能）。

　　4. 布局和布线后，插入二极管：仅将二极管连接到受到天线效应的金属层，一个二极管可保护连接到相同输出端口的所有输入端口。

消除天线效应最重要的两个方法便是跳线法和插入二极管。接下来，我们将详细讨论这两种方法。跳线法是应对天线效应最有效的方法。插入二极管可解决其他天线问题。

跳线法

跳线是断开存在天线效应的金属层，通过通孔连接到其它金属层，最后再回到当前层。如下图所示，跳线法将很长的天线分成若干短天线，减小连接到栅输入的电线面积，从而减少聚集电荷。

　　图3：跳线法减少天线效应示意图。