电子迁移EM&天线效应Antenna

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电子迁移（EM，electromigration）
在通电导体中，由于电子的移动，会与金属离子产生碰撞，导致金属离子移位

如果在某个地方金属离子大量流失，可能会在这里断路；
如果某个地方聚集了大量别的地方来的金属离子，net这里可能就会变宽，当碰到旁边导线的时候就会发生短路。
EM指标：电流密度由导体横截面积和流过电流决定

EM violation解决方法

增大net宽度，增加宽度可以在ECO的时候给这个net上NDR，再让tool重新绕
以及减小net电流
针对驱动能力过大，可以换用驱动能力更小的单元，减小driver的驱动能力
扇出过大，如果很多单元同时翻转，会导致电流变大，EM加剧，可以使用buffer分流解决
互连线长度过长导致电阻过大，热效应更大，更容易发生金属离子的迁移，可以插入buffer将长线打断
工艺天线效应（PAE，process antenna effect）
Dry etch蚀刻（这个过程电荷就会累积）出line然后再里面填入金属比如Cu，最后用CMP研磨抹掉多余的铜。这个过程同时也解释了为了要加入dummy metal，就是为了防止CMP研磨过程中铜的密度不均匀导致良率下降
Antenna指标：天线比率 (Antenna Ratio)，主要是检测栅极区域和与其相连的每一层的金属面积（包括 Metal 层以及 Via 层），其衡量指标即这两者面积比值
Antenna rules are normally expressed as an allowable ratio of metal area to gate area. There is one such ratio for each interconnect layer. The area that is counted may be more than one polygon —it is the total area of all metal connected to gates without being connected to a source/drain implant
Antenna violation 解决方法

跳线法，又分为“向上跳线”和“向下跳线”两种方式，跳线即断开存在天线效应的金属层，通过通孔连接到其它层（向上跳线法接到天线层的上一层，向下跳线法接到下一层），最后再回到当前层。这种方法通过改变金属布线的层次来解决天线效应，但是同时增加了通孔，由于通孔的电阻很大，会直接影响到芯片的时序和串扰问题，所以在使用此方法时要严格控制布线层次变化和通孔的数量。

上跳线法用的较多，此法的原理是：考虑当前金属层对栅极的天线效应时，上一层金属还不存在，通过跳线，减小存在天线效应的导体面积来消除天线效应。现代的多层金属布线工艺，在低层金属里出现PAE，在低层金属里出现PAE效应，一般都可采用向上跳线的方法消除。但当最高层出现天线效应时，采用下面的消除天线效应的方法
给“天线”加上反偏二极管。通过给直接连接到栅的存在天线效应的金属层接上反偏二极管，形成一个电荷泄放回路，累积电荷就对栅氧构不成威胁，从而消除了天线效应。

上述方法都不能消除的长走线上的PAE，可通过插入缓冲器，切断长线来消除天线效应。

populaa

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