天线效应解决办法

1 天线效应的定义

离子刻蚀和离子注入工艺产生游离电荷，芯片中的金属线或多晶硅等导体，就像是一根天线，收集游离电荷，天线越长电荷收集的越多，当电荷足够多时就会放电，可能击穿栅氧化层，使电路失效。这种现象叫做天线效应（PAE，process antenna effect）。

一般Psub和Nwell需要连接电源地，如果金属线与Psub或Nwell之间有通路（插antenna cell或者接源/漏端，因为导通电压低于Gate击穿电压），那么电荷通过Psub和Nwell释放就不会产生影响。

通常情况下，我们用“天线比率”（“antenna ratio”）来衡量一颗芯片能发生天线效 应的几率。“天线比率”的定义是：构成所谓“天线”的导体（一般是金属）的面积与 所相连的栅氧化层面积的比率。

2 解决方法

解决天线效应的方法可以分为跳线法（向上跳线与向下跳线）和插二极管（antenna cell）。

2.1 跳线法（向上跳线）

如图一所示电路，蓝色金属为metal1，粉色为metal2，芯片的生产过程是逐层向上的，先Gate，(source/drain)源漏，然后metal1，metal2。所以在metal2没制造出来之前由于接Gate的metal1过长产生了天线效应。

图1 

使用向上跳线法解决这个问题只需要在Gate端跳线到metal2即可，如图2。在产生metal1的时候连接Gate的metal1很短不会产生天线效应问题，产生metal2时电荷从漏端释放掉了。

图2

2.2 跳线法（向下跳线）

假设图3中，连接Gate端的metal1过长产生了天线效应，此时选择向上跳线法，跳到metal3（如图4）才能解决问题（因为跳到只metal2还是会因为连接到Gate的金属线过长导致天线效应)

图3

图4

此时还可以使用向下跳线法，把漏端的metal3跳到metal2，如图5。

图5

总结来说，使用向上跳线法的话，source/drain接Mn层，那么Gate就需要接Mn甚至Mn+1层。如果使用向下跳线法的话，Gate接Mn层，那么源漏端就需要接Mn甚至Mn-1层。

2.3 插二极管

可以在产生天线效应的金属层次上插二极管，由二极管释放电荷。如图3所示。

图3

3 应用命令

3.1 ICC2修天线效应的命令

## detail route自动跳线和插antenna cell的设置
set_app_options -name route.detail.insert_diode_during_routing -value true
set_app_options -name route.diode_libcell_names -value XXX
set_app_options -name route.detail_antenna -value true
set_app_options -name route.detail.hop_layers_to_fix_antenna -value true

create_diodes -options {$port_name $block/instance_name\
 $diode_name $num_of_diodes $max_routing_layer $max_routing_distance}

其中max_routing_distance指的是diode pin距离antenna violation pin的最大距离。这里需要注意的是如果指定antenna类型工具仍然提示找不到可用的antena cell类型，很可能antenna cell的“is_diode_cell”属性是false，解决这个问题的根本办法是修改lef文件中CLASS类型修改为：

CLASS CORE ANTENNACELL ；

3.2 Innovus修天线效应的命令

## detail route自动跳线和插antenna的设置
setNanoRouteMode -drouteFixAntenna true \
-route antenna cell name XXX \
-routeInsertAntennaDiode true

## 手动插antenna cell的方法
attachDiode -diodeCell XX  -pin $pin_name $instance_name -loc {xx xx}