版图中Metal专题线宽挑选

版图中Metal专题线宽挑选
2019-12-16 13:33:53  浏览量:1864   作者:责任编辑NO。蔡彩根0465

来历:EETOP BBS 原创作者:蓝风紫心

金属线是为了传输电流,因而首要需求从处理和减小它的(寄生)电阻、 (寄生)电容方面多做考虑。(寄生)电感一般疏忽,高频电路在外。这首要从两个方面剖析处理:

1. 电路方面

A、假如所用金属线,首要是流过电流 (如电流镜 MOS 管的漏极连线、功率 MOS管的漏极等) 。在这种状况下金属连线的寄生电阻越小越好,此刻需求金属导线尽或许的宽,以削减寄生电阻,下降导线压降IR。

B、假如所用金属线,是用于高频信号,如 clock 等,金属连线不能太宽,不然寄生电容过大,影响频率。此刻信号还应加shield 信号线。

C、其他低频操控信号,如 enable 、able 等信号,这些信号一般接 MOS 管的栅极,流过的电流很小,这些金属连线宽窄(寄生电容、寄生电阻)不是很重要,不需求过多考虑。

2. 地图方面 (在考虑金属线周围环境的前提下)

A、关于走大电流的信号线,从电路方面越宽越好,但从地图方面很宽的金属线由于遭到工艺、物理条件等的限制会遭到限制。过宽的金属线,由于高温、应力等影响,会翘起变形乃至折断。所以很宽的金属线需求打 slot,slot 的尺度因各个工艺厂的工艺不同而有差异。别的,由于趋肤效应,电流走金属表面和边际,金属线太宽也欠好,这样金属的线上电流散布不均匀。电流很大时应采纳两种办法排布金属线:同层金属线并联(相似很宽金属线打了 slot) ;不同金属线并联,过孔要尽或许多打,节约面积。

B、不同层金属导线的衔接,要尽或许打更多的通孔 via,以削减寄生电阻。过孔尺度和个数最少的状况因电路和工艺而定。

C、越接近 AA(有源区)的金属例如 M0,最好仍是不要从上面经过 MOS管、灵敏电阻等器材。由于在金属线的工艺后期处理中(高温溅射、刻蚀、退火等)会影响这些器材的功能。尽或许换用更高层的金属线。别的:有些电路中专门需求用金属线做电阻的,宽度和长度需求独自考虑。

metal 太大太宽,会导致电流密度欠好,会导致电搬迁、趋肤效应等现象,会下降可靠性和影响良率。

1. 咱们为何需求走很宽的金属metal 呢?

原因无非是电路要求电流的承载才能要到达很大。常见的当地如:电源线、功率开关管上连线、芯片的地线等,这种线会走的很宽。假如咱们直接用很宽的metal线,结果是,跟着温度的升高,大块的金属中心会拱起来(热胀冷缩),这样会损坏绝缘层,损坏芯片。一朝一夕,即便命运好,芯片没有被损坏,命运欠好的,这根金属很大或许会断掉,断掉的结果咱们都懂的——直接断路。

2. 怎么处理宽金属的问题呢?想必这是咱们最为关怀的工作。

咱们都知道要打 slot(槽,有 slot rule,品字形,顺着电流开),slot打了之后,即便是金属断掉了,也不会全断。一种办法,是把金属堆叠着走,这个当然需求满意的金属层,便是采纳不同金属层的并联。另一种办法,假如是只用一层金属的话,可以直接将宽金属线拆分红多条细金属并排(最细的金属线要满意 designrule),相似于金属并联,其实也可以了解成metal Bus(总线) 。

3. 留意金属密度问题。

还有一点,有人说到很宽的金属会形成金属密度过大,影响金属掩盖率。金属的掩盖份额 metal ratio:30%-55%之间为最佳(依据所用工艺而言),份额违背的话,铝腐蚀就欠好,不洁净或过腐蚀。不知道咱们在交 GDS 的时分有没有修正这个DRC 过错,这个会直接影响产品良率,咱们都是修正OK 之后交的,所以需求留意这样的一个问题。

金属宽度首先要满意电流条件,一般规矩上都有清晰阐明,比方静态电流经验值大约1.5mA/um(有的是 1mA/um,依据详细工艺而言) ,但高温、大电流、台阶等状况下会有所下降,大约 1mA/um(有的是0.6-0.8mA/um,依据详细工艺而言)。这儿指的是一般状况。静态电流密度的巨细首要受电搬迁、趋肤效应、金属原料等问题的影响。而动态电流巨细对应的宽度一般规矩上也会写明,一般会以能量、峰峰值、均值等来衡量,动态电流密度的巨细也首要受电搬迁、趋肤效应、金属原料等问题的影响。

对应不同的状况需求满意不同的束缚。在满意电流的束缚条件后,就需求细心考虑信号频率的要素了,频率越高的信号走线恰当要细,由于寄生电容影响较大。假如需求流过很大电流,则需求很宽的金属,一般工艺规矩都会规矩最小与最大的金属宽度,最大的金属宽度是要避免电流不均匀导致电搬迁、趋肤效应以及发热不均匀的问题,当然还有热胀冷缩的问题。

此外,过宽的金属会使得中心部分略有下沉导致平整化的问题,所以需求在过宽金属上打slot。留意,工艺规矩的最大线宽不会直接写出来,而是经过slot的规矩隐含其间。比方规矩很宽的金属在里面超越多少距离要打 slot,这儿规矩的距离实际上的意思便是最大的金属线宽, 别的有些工艺规矩会规矩不同层的金属有不同的最大宽度。

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