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版图中金属线的宽度选择

已有 186 次阅读| 2025-5-6 09:03 |系统分类:芯片设计

金属线是为了传输电流,因此主要需要从解决和减小它的(寄生)电阻、(寄生)电容方面下多做考虑。(寄生)电感一般忽略,高频电路除外。

这主要从两个方面分析解决:

1.
电路方面

A、如果所用金属线,主要是流过电流(如电流镜MOS管的漏极连线、功率MOS管的漏极等)。在这种情况下金属连线的寄生电阻越小越好,此时需要金属导线尽可能的宽,以减少寄生电阻,降低导线压降IR

B、如果所用金属线,是用于高频信号,如clock等,金属连线不能太宽,否则寄生电容过大,影响频率。此时信号还应加shield信号线。

C、其他低频控制信号,如enable able等信号,这些信号通常接MOS管的栅极,流过的电流很小,这些金属连线宽窄(寄生电容、寄生电阻)不是很重要,不需要过多考虑。

2. 版图方面

在考虑金属线周围环境的前提下。

A、对于走大流的信号线,从电路方面越宽越好,但从版图方面很宽的金属线由于受到工艺、物理条件等的制约会受到限制。

过于宽的金属线,由于高温、应力等影响,会翘起变形甚至折断。所以很宽的金属线需要打slotslot的尺寸因各个工艺厂的工艺不同而有区别。

另外,由于趋肤效应,电流走金属表面和边缘,金属线太宽也不好,这样金属的线上电流分布不均匀。

电流很大时应采取两种方式排布金属线:

更过同层金属线并联(类似很宽金属线打了slot);

不同金属线并联,过孔要尽可能多大,节省面积。

B、不同层金属导线的连接,要尽可能打更多的孔(contact),以减少寄生电阻。过孔尺寸和个数最少的情况因电路和工艺而定。

C、越靠近AA(有源区)的金属例如M0,尽量不要从上面经过MOS管、敏感电阻等器件。因为在金属线的工艺后期处理中(高温溅射、刻蚀、退火等)会影响这些器件的性能。尽可能换用更高层的金属线。

另外:有些电路中专门需要用金属线做电阻的,宽度和长度单独做考虑。


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