如何在集成電路中減少天線效應

布局對充電損傷的影響

充電損傷的程度是一個幾何函數，與極密柵線天線相關。但是由于刻蝕率的差異反映出的刻蝕延遲、等離子灰化和氧化沉積以及等離子誘導損傷（PID）的原因，使得充電損傷更容易受到電子屏蔽效應的影響。

　　圖2：布局對充電損傷的影響。

因此，天線效應的新模式需要考慮刻蝕時間的因素，如公式1。而通過插入二極管或橋（布線）控制天線效應，可以更好地預測天線效應，如公式2所示。

其中， Q指在刻蝕期間，向柵氧化層注入的總積累電荷。

　　A為導電層面積，等離子電流密度J下的電容容量為C

　　a為柵極面積，等離子電流密度J下的電容容量為a

　　α為電容比

　　P為天線電容器的周長

　　p為柵電容器的周長

　　ω為等離子電源的角頻率

根據基于PID的新模式，PID不取決于AR，但是天線電容與柵極電容的比例是PID的良好指標。PID取決于等離子電源的頻率，當氧化層《4nm，PID將對應力電流變得不敏感。在不增加J的情況下，增加柵極的介電常數，可增加PID。

減少天線效應的設計解決方案

下面幾種解決方案都可以用來降低天線效應。

　　1. 跳線法：通過插入跳線，斷開存在天線效應的天線并布線到上一層金屬層；直到最后的金屬層被刻蝕，所有被刻蝕的金屬才與柵相連。

　　2. 虛擬晶體管：添加額外柵會減少電容比；PFET比NFET更敏感；反向天線效應的問題。

　　3. 添加嵌入式保護二極管：將反向偏置二極管與晶體管中的柵相連接（在電路正常運行期間，二極管不會影響功能）。

　　4. 布局和布線后，插入二極管：僅將二極管連接到受到天線效應的金屬層，一個二極管可保護連接到相同輸出端口的所有輸入端口。

消除天線效應最重要的兩個方法便是跳線法和插入二極管。接下來，我們將詳細討論這兩種方法。跳線法是應對天線效應最有效的方法。插入二極管可解決其他天線問題。

跳線法

跳線是斷開存在天線效應的金屬層，通過通孔連接到其它金屬層，最后再回到當前層。如下圖所示，跳線法將很長的天線分成若干短天線，減小連接到柵輸入的電線面積，從而減少聚集電荷。

　　圖3：跳線法減少天線效應示意圖。