之前沒想過,會再寫一篇跟antenna effect相關的文章。最近碰了SOI製程,才發現antenna effect在bulk和SOI製程裡有些不同,就簡單整理一下。
Fig. 1和Fig. 2分別是bulk和SOI製程下,NMOS的剖面圖。兩種製程最大的差別就是SOI多了那層BOX (buried oxide),BOX會阻隔MOS和P-sub,原本source/drain到bulk或是n-well到p-sub的寄生diode將不再存在。所以原本bulk製程,我們只著重在閘極的antenna effect;而在SOI製程裡因缺少source/drain到bulk的寄生diode,閘極(Gate)、源極(Source)、汲極(Drain)的antenna effect將必須考慮。
在SOI製程裡,沒有共同的p-sub接地,所以antenna effect造成的damage將會是元件三點(G、D、S)裡,任兩點電壓差過大所造成的傷害。雖然製作過程中,每個點都可視為floating,電壓差過大的機率相對較小,但現在的nanosheet或GAA製程的gate oxide都超極薄的,還是很容易有damage。
在SOI製程裡解決antenna effect的方法還是跳線法以及加Antenna diode。跳線法可參考之前寫的文章-積體電路的天線效應 (Antenna Effect in IC),來降低元件每個端點的電荷累積。至於加Antenna diode,首先要製程有提供diode,然後製程會要求在很低的金屬層(ex: Metal2)就要有網狀的GND mesh,來當共同放電的點(像bulk製程裡的p-sub)。
其實簡單來說,antenna eddect在SOI製程裡,有以下兩點。
- 閘極(Gate)、源極(Source)、汲極(Drain)都要考慮antenna。
- 使用antenna diode有更多的限制。
[1]M. Khare, et al., "Plasma Charging Damage Immunity in SOI Devices," in Proc. IEEE Int. Conf. on Solid State Devices and Material, pp. 222-223, 2000.
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