layout相關--芯片中相鄰單元的漏電流

看到這個題目论颅,可能不少朋友都會滿臉問號绞铃,我們知道cell內部會有l(wèi)eakage环鲤,難道cell與cell之間也會有l(wèi)eakage嗎?對憎兽,沒錯冷离,今天就想稍微講解一下這個問題,以便于我們后端理解cell中一些奇怪的工藝纯命。

首先西剥,所謂漏電流,就是指管子不導通的時候流過的電流亿汞,即pn結在反向截止狀態(tài)時瞭空,也會有一個很微弱的電流流過,我們就稱之為leakage疗我。對于MOS管來說咆畏,它的source、substrate吴裤、drain中總會存在一個這樣的leakage旧找。那么相鄰cell的leakage是如何產(chǎn)生的呢?這就要從layout的工藝開始講起了麦牺。

不知道大家了不了解這些源漏摻雜是如何產(chǎn)生的钮蛛,其實,工藝的順序是:首先鋪一層襯底剖膳,就以NMOS為例好了魏颓,先鋪一層P襯底,而后通過一些刻蝕沉積之類的方法吱晒,標定源漏的位置甸饱,然后在這些位置注入n離子,或者說注入電子仑濒,形成n well叹话,對于p well就是注入p離子。這里我就說的不太嚴謹了躏精,應該就是注入某種材料渣刷,總之得到我們的n區(qū)p區(qū)。我們把這個能注入離子的區(qū)域稱為有源區(qū)矗烛,或者叫擴散區(qū)辅柴,有的fab會稱為OD(oxide diffusion)。如果這個NMOS管旁邊還有個NMOS管瞭吃,這兩個管子分別屬于不同的cell的話碌嘀,最傳統(tǒng)的做法是分別來做,它們的OD是各自獨立的歪架,兩個OD之間應該會是其他的材料股冗。注意,這里對于同一個cell里面可能會有許多MOS管和蚪,它們的OD是連在一起的止状,而cell與cell之間的OD是分開的烹棉。那么cell間的漏電流就很好理解了,就是指分屬不同OD的n區(qū)p區(qū)之間產(chǎn)生的漏電流怯疤。由于兩個cell的OD并不相連浆洗,它們之間的leakage非常非常小,幾乎無限接近于0集峦。

然而以上的layout設計會有一個弊端伏社,就是為了分割不同的OD,必須要把cell做的很大塔淤,cell的邊界要留有一定的空間才行摘昌。要知道PPA中的A-area是我們追求的目標,如何能把cell做的更小一點呢高蜂?后來人們提出了CNOD技術(continuous OD)聪黎,意思是做cell的時候就不把相鄰cell的有源區(qū)分開了,讓他們連在一起好了妨马,沒有了中間空隙的要求挺举,這樣就大大降低了cell的面積。那么烘跺,代價是什么呢湘纵?沒錯,就是會增大cell之間的漏電流滤淳。人們?yōu)榱嗽贉p弱這部分漏電流梧喷,一般會在連在一起的那部分OD里注入一些奇怪的材料。具體我也不知道是啥了脖咐。

后來人們還是覺得這部分cell間leakage過大铺敌,又提出了PODE技術(poly over OD edge)。這個我就了解不多屁擅,說錯見諒偿凭。它是指在OD的邊緣上面蓋一層poly finger,可以有效減小漏電流派歌,并且相鄰cell的OD間距也能大幅縮小弯囊。對于FinFET來說想像起來就比較直觀,相鄰cell的兩個fin就被一塊poly阻隔了(FinFET鰭式場效應管胶果,之后可能會專門寫文章來聊)匾嘱。后來人們?yōu)榱诉M一步壓縮面積,又又又來了CPODE早抠,即common PODE霎烙,意思是相鄰的cell就不需要每個人出一個poly了,兩個人公用一塊poly就可以了,漏電流也不會變大悬垃,而面積就省下來了一部分游昼。在芯片界,作為人類最高技術的代表盗忱,即使只是為了那么一點點的改善酱床,也要付出巨大的努力。

說了這么多趟佃,其實作為后端工程師,實際工作中也不會用到昧捷。只是明白有的cell會標注CPD(CPODE)闲昭、CNOD這樣的字眼,就代表了這些cell用到了相應的技術靡挥。

這是我發(fā)表的第18篇文章序矩。微信公眾號:偉醬的芯片后端之路。

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