Оглавление

1. что такое совпадение
2. Некоторые факторы, влияющие на соответствие устройств
3. Распространенные способы достижения соответствия
4. На что следует обратить внимание при сопоставлении
5. Вопросы и обсуждение

1. Что такое соответствие?

В процессе производства чипов из-за некоторых систематических и некоторых случайных ошибок существует определенное отклонение между фактически произведенными параметрами устройства и фактическими теоретическими параметрами. Однако мы можем использовать схемотехнику, компоновку или маршрутизацию устройства и другие соответствующие меры ( то есть сопоставление), чтобы минимизировать это отклонение. Другими словами, устройство сделано нечувствительным к различным причинам отклонений.

Сортировка размеров отклонений: от большего к меньшему, порядок следующий:

• Между каждой партией (от партии к партии)
• Между каждой пластиной и каждой пластиной (от пластины к пластине)
• Между зернами и зернами (умереть, чтобы умереть)
• устройство к устройству

Разница токов может достигать: 5-30%, разница напряжений может достигать: 10-100м В;

Если вы хотите производить более точные устройства, потребуется калибровка, что увеличит затраты.

2. Некоторые факторы, влияющие на соответствие устройств

2.1 Систематические несоответствия

К таким факторам несоответствия в основном относятся: градиент напряжения кремниевой пластины, напряжение упаковки, отклонение процесса, паразитные соединения межсоединений, скорость травления, диффузионное взаимодействие, диэлектрическая поляризация и многие другие факторы.

Кратко остановимся на вышеуказанных факторах:

2.1.1 Градиент напряжений

Ниже приводится определение направления пластины.

• Для МОП-трубок: напряжение изменяет подвижность носителей, тем самым влияя на крутизну МОП-трубного устройства.

существовать<100>Вафельный объемный кремний,вдоль<110>В направлении оси кристалла,Минимальное изменение подвижности электронов, вызванное стрессом；И вместе<100>В направлении оси кристалла,Степень изменения подвижности тела дыры, вызванная напряжением, минимальна.

В макете:

В трубках NMOS электроны являются основным носителем, поэтому размещение трубок NMOS горизонтально или вертикально (ось X или Y) может минимизировать их чувствительность к стрессу;

В трубках PMOS отверстия являются основными носителями, поэтому размещение трубок PMOS под углом 45 градусов к оси X или оси Y может минимизировать их чувствительность к напряжению, учитывая реальную ситуацию, мы по-прежнему будем размещать трубки PMOS вдоль оси X или Y; -axis , так что это одна из причин, почему nmos соответствует более точно, чем pmos.

• Для резистивных устройств: коэффициент пьезорезистивности кремниевых пластин зависит от ориентации и легирования.

существовать<100>Вафельный объемный кремний,вдоль<110>В направлении оси кристалла,Кремниевые пластины N-типа обладают наименьшим коэффициентом пьезорезистивности.,PТип кремниевой пластины имеет наибольший коэффициент пьезорезистивности；И вместе<100>В направлении оси кристалла,Кремниевая пластина N-типа имеет самый большой коэффициент пьезорезистивного сопротивления.,Кремниевые пластины P-типа обладают наименьшим коэффициентом пьезорезистивности.

При сопоставлении макета:

Кремниевые резисторы N-типа размещаются горизонтально или вертикально (ось X или Y), чтобы минимизировать их чувствительность к напряжению;

Кремниевые резисторы P-типа располагаются под углом 45 градусов к оси X или оси Y, чтобы минимизировать их чувствительность к напряжению;

Советы: спецификации различных процессов четко указывают направление производства пластин.

2.1.2 Отклонение процесса

Рисунок, созданный на кремниевой пластине, не будет точно соответствовать размеру данных макета, поскольку рисунок будет сжиматься или расширяться во время фотолитографии, травления, ионной имплантации и т. д. Это приводит к отклонению между размером данных компоновки и размером фактических производственных измерений, называемому отклонением процесса.

2.1.3 Межблочные паразитные соединения

Трассы и переходные отверстия в схеме создают паразитную емкость и паразитное сопротивление.

2.1.4 Скорость травления

Скорость травления в некоторой степени зависит от формы отверстия поликремния. Большое отверстие может вместить больше травителя и будет протравливаться быстрее, чем маленькое. Эрозия боковой стенки по краям больших отверстий более серьезна, чем у маленьких (чрезмерное травление). Этот эффект сделает поликремниевые модели с большими отверстиями меньшими, чем модели с близко расположенными друг к другу структурами.

2.1.5 Градиент температуры

Держитесь подальше от силовых устройств или модулей и используйте общее сопоставление центроидов, если пространство ограничено.

2.2 Случайные несовпадения

К таким факторам несоответствия в основном относятся: размер, легирование, толщина оксидного слоя, ионная имплантация и другие причины.

Фактические размеры периметра и площади могут отличаться из-за некоторых производственных ошибок. Фактическая изготовленная резьба будет иметь заусенцы.

Важно: чем меньше размер, тем сильнее случайное несоответствие. Эффективным способом уменьшения случайного несоответствия является увеличение площади затвора МОП-трубки или площади А (Шх Д) других типов устройств.

На рисунке ниже показано влияние изменений процесса на случайное несоответствие.

3. Общие методы достижения соответствия

3.1 Использование устройства

3.1.1 Для одной МОП с большим соотношением ширины к длине параллельное использование нескольких МОП с меньшим соотношением ширины к длине может уменьшить несоответствие. МОП меньшего размера в данном случае является единичным устройством.

3.1.2 Для нескольких пропорциональных устройств, которые необходимо согласовать, используйте метод единичного устройства, чтобы исключить пропорциональные ошибки и уменьшить несоответствие.

3.2 Взаимосвязь

Метод перекрестных пальцев аналогичен методу одномерного сопоставления в коцентроидах, и его принцип сопоставления также аналогичен содержанию, связанному с коцентроидами. Подробную информацию см. в описании общего центроида в разделе 3.3.

3.3 Метод общего центроида

3.3.1 Несколько принципов общего центроида:

(1) Совпадение: Положения центроидов согласующих устройств должны совпадать, насколько это возможно, или, по крайней мере, приблизительно совпадать.

(2) Симметрия. Массив должен быть симметричным относительно оси X и оси Y. Положения ячеек в массиве симметричны друг другу, а не самим ячейкам.

(3) Дисперсия: каждый сегмент каждого устройства должен быть распределен в массиве как можно более равномерно.

(4) Компактность: Расположение массива максимально компактное и максимально близкое к квадрату.

(5) Ориентация: Каждое согласующее устройство должно содержать равное количество сегментов, обращенных в противоположные стороны.

Мы знаем, что на этапе ионной имплантации существует определенный угол имплантации (фактически пластина наклонена под определенным углом). Из-за этого возникает асимметрия сток-исток МОП-трубки. Как показано на рисунке ниже, при подборе МОП-трубок следует уделять внимание поддержанию постоянства номеров направлений сток-исток.

Пример:

На рисунке ниже соблюдена направленность. Трубки m1 и m2 содержат по одной S/D и одной D/S соответственно, с противоположными направлениями и равными количествами, поэтому они соответствуют требованиям направленности.

Рисунок ниже не соответствует требованиям направленности, поскольку направления стока и истока в трубках m1 и m2 одинаковы, поэтому требования направленности не выполняются.

3.3.2 Несколько распространенных методов определения общего центроида

Примечание. Сложность общей компоновки центроида пропорциональна сложности проводки (сложная проводка создаст множество паразитных проблем), и чтобы сделать выбор, необходимо взвесить обе эти проблемы.

3.4 Добавление фиктивных устройств

• Добавление виртуальных устройств может предотвратить чрезмерное травление корпуса устройства (Over Etching).
• Будь то мобильная трубка или другое устройство, расстояние между добавленным фиктивным устройством и защищаемым устройством должно быть одинаковым.
• Для добавления виртуальных устройств требуется подключение к подложке.,Предотвратите появление дополнительного шума.

4. Некоторые меры предосторожности при сопоставлении

4.1 Следите за тем, чтобы направление устройства было постоянным

4.2 Избегайте прохождения металлических следов через согласующие устройства.

4.3 Симметричная маршрутизация, при которой паразитные факторы, генерируемые маршрутизацией, одинаковы

4.4 Разместите устройство в зоне с низким градиентом нагрузки.

Мы знаем, что напряжение, создаваемое упаковкой, неизбежно, и напряжение, создаваемое разными типами упаковки, также будет иметь разное напряжение на штампе. При размещении критически важных компонентов следует избегать зон с повышенным напряжением.

Ниже приводится ссылка на книгу спецификаций семейства T. (только для справки)

4.5 Размещайте устройство как можно дальше от источника питания.

4.6 Компоновка согласующего устройства должна быть максимально компактной.

4.7. Используйте устройства большего размера для соответствия

4.8 Обратите внимание на влияние побочных эффектов на соответствие во время производства (нажмите синий шрифт, чтобы просмотреть)

Объяснение некоторых побочных эффектов в продвинутых процессах (1)

Объяснение некоторых побочных эффектов в продвинутых процессах (2)

5. Вопросы и обсуждение

5.1 Есть ли способ увидеть несоответствие соответствующего устройства перед подключением?

Ответ: Да, вы можете использовать моделирование Монте-Карло, чтобы увидеть размер случайного несоответствия устройства, но вы не можете увидеть размер несоответствия системы.

5.2. Почему эффект согласования у толстого затворного оксида хуже, чем у тонкого подзатворного оксида?

Ответ: Потому что толщина оксида затвора увеличивается за счет многократного создания тонкого оксида.

5.3 Можете ли вы объяснить абсолютную и относительную точность сопоставления?

Ответ: при сопоставлении не важна абсолютная точность, а только относительная точность; абсолютная точность зависит от фабрики пластин, и между разными производителями будут небольшие различия (относительную точность можно уменьшить с помощью соответствующих методов сопоставления); .

5.4. С какими типами ошибок борется общее сопоставление центроидов?

Ответ: Обычное сопоставление центроидов предназначено для борьбы с эффектом градиента при систематических ошибках и не имеет ничего общего со случайными ошибками.

Ссылки:

1.The Art of Analog Layout ,Second Edition——Alan Hastings.

2.https://www.youtube.com/watchv=3hxtMYNFsF8&list=PLGEMCz0M6AJ780paAnxP5TqMTpvNs100G&index=7

3.tsmc 45/40 nm cmos logic and ms_rf design rule.

Писать статьи непросто, пожалуйста, ставьте лайк + подписывайтесь + делитесь, спасибо за поддержку! ! !

Добро пожаловать на перепечатку, указывайте источник!

Изучение словаря сокращений чипа — BEOL: Back End Of Layout (после контакта, то есть m1, via1, m2, via2... пассивация, AP, RV...)