El efecto antena , más formalmente daño por óxido de puerta 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 un nombre poco apropiado en este contexto: el problema es en realidad la recolección de carga, no el significado normal de antena , que es un dispositivo para convertir campos electromagnéticos en/desde corrientes eléctricas. Ocasionalmente se utiliza la frase efecto de antena en este contexto, [6] pero esto es menos común ya que hay muchos efectos, [7] y la frase no deja claro a qué 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 drenaje de difusión (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 ver una vista detallada de un transistor MOS). Dado que el dieléctrico de la puerta es tan delgado, de sólo unas pocas moléculas de espesor, una gran preocupación es la ruptura de esta capa. Esto puede suceder si la red de alguna manera adquiere un voltaje algo superior al 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 del óxido de la compuerta o a la descomposición 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 o no óxidos. , pero el efecto sigue siendo el mismo).
Una vez fabricado el chip, esto no puede suceder, ya que cada red tiene al menos algún implante de fuente/drenaje conectado. El implante de fuente/drenaje forma un diodo , que se descompone a un voltaje más bajo que el óxido (ya sea conducción directa del diodo o ruptura inversa), y lo hace de forma no destructiva. Esto protege el óxido de la puerta.
Sin embargo, durante la construcción del chip, es posible que el óxido no esté protegido por un diodo. Esto se muestra en la figura 1(b), que es la situación mientras se graba el metal 1. Como el metal 2 aún no está construido, no hay ningún diodo conectado al óxido de la puerta. Entonces, si se agrega una carga de alguna manera a la forma del metal 1 (como lo muestra el rayo), puede elevarse hasta el nivel de descomponer el óxido de la puerta. En particular, el grabado con iones reactivos de la primera capa de metal puede dar como resultado exactamente la situación que se muestra: el metal de cada red se desconecta de la capa de metal global inicial y el grabado con plasma todavía agrega cargas a cada pieza de metal.
Los óxidos de puerta con fugas, aunque son malos para la disipación de energía, son buenos para evitar daños por el efecto de la antena. Un óxido con fugas puede evitar que se acumule una carga hasta el punto de provocar la descomposición del óxido. Esto lleva a la observación algo sorprendente de que es menos probable que un óxido de puerta muy delgada se dañe que un óxido de puerta gruesa, porque a medida que el óxido se vuelve más delgado, la fuga aumenta exponencialmente, pero el voltaje de ruptura se contrae sólo linealmente.
Las reglas de antena normalmente se expresan como una proporción permitida entre el área de metal y el área de la puerta. 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 violaciones de la antena deben ser solucionadas por el enrutador . Las posibles soluciones incluyen: