El efecto de antena , más formalmente daño por óxido de compuerta inducido por plasma , es un efecto que potencialmente puede causar problemas de rendimiento y confiabilidad durante la fabricación de circuitos integrados MOS . [1] [2] [3] [4] [5] Las fábricas ( fabs ) normalmente suministran reglas de antena , que son reglas que deben obedecerse para evitar este problema. Una violación de tales reglas se llama violación de antena . La palabra antena es algo así como un nombre inapropiado en este contexto: el problema es realmente la recolección de carga, no el significado normal de antena , que es un dispositivo para convertir campos electromagnéticos en/desde corrientes eléctricas. Ocasionalmente, la frase efecto de antena se usa en este contexto, [6] pero esto es menos común ya que hay muchos efectos, [7] y la frase no deja claro a cuál se refiere.
La Figura 1(a) muestra una vista lateral de una red típica en un circuito integrado . Cada red incluirá al menos un controlador, que debe contener una fuente o difusión de drenaje (en la tecnología más nueva se utiliza la implantación), y al menos un receptor, que consistirá en un electrodo de compuerta sobre un dieléctrico de compuerta delgado (consulte la Figura 2 para obtener una vista detallada de un transistor MOS). Dado que el dieléctrico de la compuerta es tan delgado, solo unas pocas moléculas de espesor, una gran preocupación es la ruptura de esta capa. Esto puede suceder si la red adquiere de alguna manera un voltaje algo más alto que el voltaje de funcionamiento normal del chip. (Históricamente, el dieléctrico de la compuerta ha sido dióxido de silicio , por lo que la mayor parte de la literatura se refiere al daño por óxido de la compuerta o la ruptura del óxido de la compuerta . A partir de 2007, algunos fabricantes están reemplazando este óxido con varios materiales dieléctricos de alto κ que pueden ser óxidos o no, pero el efecto sigue siendo el mismo).
Una vez que se fabrica el chip, esto no puede suceder, ya que cada red tiene al menos un implante de fuente/drenaje conectado a ella. El implante de fuente/drenaje forma un diodo , que se descompone a un voltaje más bajo que el óxido (ya sea conducción de diodo directa o descomposición inversa), y lo hace de manera no destructiva. Esto protege el óxido de la compuerta.
Sin embargo, durante la construcción del chip, el óxido puede no estar protegido por un diodo. Esto se muestra en la figura 1(b), que es la situación mientras se graba el metal 1. Dado que el metal 2 aún no está construido, no hay ningún diodo conectado al óxido de la compuerta. Por lo tanto, si se agrega una carga de cualquier manera a la forma del metal 1 (como se muestra con el rayo), puede aumentar hasta el nivel de romper el óxido de la compuerta. En particular, el grabado de iones reactivos de la primera capa de metal puede dar como resultado exactamente la situación que se muestra: el metal en cada red está desconectado de la capa de metal global inicial y el grabado de plasma aún está agregando cargas a cada pieza de metal.
Los óxidos de compuerta con fugas, aunque son malos para la disipación de potencia, son buenos para evitar daños por el efecto de antena. Un óxido con fugas puede evitar que se acumule una carga hasta el punto de causar la ruptura del óxido. Esto lleva a la observación algo sorprendente de que un óxido de compuerta muy delgado tiene menos probabilidades de sufrir daños que un óxido de compuerta grueso, porque a medida que el óxido se vuelve más delgado, la fuga aumenta exponencialmente, pero el voltaje de ruptura se reduce solo linealmente.
Las reglas de antena se expresan normalmente como una relación permisible entre el área del metal y el área de la compuerta. Existe una relación de este tipo para cada capa de interconexión. El área que se cuenta puede ser más de un polígono: es el área total de todo el metal conectado a las compuertas sin estar conectado a un implante de fuente/drenaje.
En general, las infracciones de antena deben ser corregidas por el enrutador . Las posibles correcciones incluyen: