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Metal slot 规则是为了减少应力造成的影响,metal slot 是为了缓解 metal 和 IMD (金属层之间介电质)的膨胀系数之差避免 metal 鼓包的,金属鼓包会影响上层和下层金属连线,导致短路,metal slot 同时对EM也有好处。
如果是多层宽铝,每层铝都需要开 slot,那么 slot 可以开在同一位置吗?
1.铝线 slot,从工艺角度讲是由于热效应引起的应力作用,铝线会起包。工艺上开槽可以随意。但是需要开槽的铝线一般都是过大电流,或者 power ground。所以开槽需要均匀,防止电流在开槽的铝线上分布不均匀, 需要均匀开槽。2.应力要均匀,slot都开在一个位置,各层金属的应力叠加显然不好。
3.还要从应力和平坦度的角度考虑。
为什么宽铝线需要画 slot?
1.应力导致铝线断裂,就像你在水泥马路上都是隔几米路中留条缝,都是伸缩缝。2.如果金属过宽,很宽的金属不同位置的温度和压力不同,导致金属卷曲。类似于烙饼时,饼太大,受热不均匀,周围会卷曲不平。金属卷曲之后跟氧化层的接触状态会变化,还有可能会引起分层。3.电流的趋肤效应考虑。(趋肤效应指当信号频率提高时,流动电荷会渐渐向传输线的边缘靠近,甚至中间将没有电流通过。)4.有点类似热胀冷缩的原理,如果没有 slot,电子密度过大易引起坍塌。metal—slot 能解决这种效应请问宽金属的应力是如何产生的呢,
如果不挖 slot 会有什么后果?
1.过大电流的时候宽金属会热胀冷缩,如果形变很厉害会破坏绝缘层,严重时断路或者短路。2.宽金属在制造的过程中可能会造成鼓包, slot 可以给予一定的间隙和缓冲空间。3.应力很多情况下是封装的时候产生的 因为封装材料和硅片热膨胀系数不一样 塑料的封 装这问题就比较严重 陶瓷的金属的好一些。4.slot 除了减少应力,对电流均匀化也有好处,因为电流经常沿着边走,即使是很宽的线,电流也总是靠着边,这样不好。打了槽,电流就分布的比较匀称了。
为什么底层的 metal 有 slot 的要求,而 Top Metal 则没有 Slot 的要求?
1.底层受到的压力更大,面积若大了易断裂。2.因为 top metal 比较厚,不易断裂;而 top metal 又不需要过大电流,所以不要求 slot3.slot 是为了缓解 metal 和上下材料(IMD)的膨胀温度系数不同,避免温度变化导致 metal 鼓包的,这样应该属于 reliability 的问题。同时 metal 加了 slot 应该也能缓解 metal 电迁徙的问题(电迁徙从表面较容易发生,加了 slot,扩大了 metal的表面积,使得电迁徙较难发生),也属于 reliability 的范畴。可能对良率没多大影响,但肯定对可靠性有影响,也就是说用久了或者不当使用多了,很可能出现问题的。
电迁徙:是一种分子位移,是由于导电电子和离子在一段时间内的动量转移而引起的。当电流密度较高时会发生这种现象,这会导致金属离子向电子流方向漂移。EM通常发生在现场设备部署多年之后由于电迁移效应,金属线可能会爆裂并短路。EM会增加导线电阻,这会导致电压下降,从而导致设备降速。由于短路或开路,它还可能导致电路永久性故障。EM进入带温度的正反馈回路(焦耳加热)。请注意,与ESD不同,EM是一种渐进现象。这是您在一段时间内看到设备性能下降或设备功能故障的主要原因。
SLOT 是在出现大片金属的情况下在金属上割的缝,通常一块金属大于 35X35就会报此错误,原因我所知的版本有两个:
1.大片金属 MASK 会造成刻蚀的浮胶显现,,但 VIS 告诉我现在已经不存在这方面的考虑。2.热涨冷缩,由于金属与 SI 的膨胀系数相差很大,在变化时会出现挤压断裂,造成不可靠的问题。结局就是割缝,但不必太多,否则浪费资源,有的时候大电流太需要金属了。你可以尝试满足要求的最小正三角结构。规则很多, 记住一点, slot 要顺着电流方向。