版图生涯是一条工程师修炼技术与心境凝练的修行路。俗话说“工欲善其事必先利其器”,练就一套得心应手的手上功夫是必须要刷满的技能点,如同老木匠视如珍宝的工具箱。出征在外,装备要好才能抗打!
从这篇文章开始,我会陆续归纳总结实践中所需要的技术,以专题的形式推出,有知识也有干货。高手路过,定评一番,相互切磋,共同学习进步。新人路过,解答疑惑,有所收获的,点赞分享。漫漫技术路,我们一起修炼升级。
今天我们就来讲一讲看似简单却又不可缺少的Seal ring在这其中的作用,当我们完成整个芯片的版图设计后往往要在外围给它加个围墙,保护最为珍贵的它不受到伤害,就像是中间的房子盖好了,外面再拉一个围墙一样。
认识它--Seal ring是什么?
从layout角度看,seal ring是一个由diff(有源区)、 contact(过孔)、 via(通孔)和metal(金属)等layer(层次)按照一定的规则叠加组成的图形,(参照所给的design rule严格的画)。
从工艺角度看,seal ring是一种金属层、氧化层、钝化层结构。像一圈堤坝,将芯片围在圈内保护起来。
从晶圆角度看,seal ring是介于芯片(chip)和划片槽(scribe line)之间的(保护)环。
不同的角度,不同的理解,就会有不同得定义,首先来了解下,Seal ring有什么用吧?
Seal ring的作用就是防止芯片在切割的时候受到机械损伤,还有一些搭顺风车来得作用,我们了解下:
a) 把Seal ring接地,屏蔽芯片外的干扰;
b) Seal ring可以防止潮气从侧面断口侵入;
c) 将切割所产生的静电就近接地,再由切割时邻近的Seal ring共同分摊所产生的电流,将对die本体的冲击降到最小。
Seal ring就像是芯片的长城一样,从四周环绕包围,防止划片(芯片切割)时伤害到内部电路,另外还能防止外界灰尘进入芯片内部。
Seal ring是为了保护真正芯片的部分留有这个保护,划片刀砍下去的时候是在这个ring的外面砍下去的。(有些时候为了节省IC的面积,就干脆不做Seal ring了,只是留一个buffer的宽度在IC的外面 ,这种大家还是别这样了,为了祖国得IC品质,还是跟老板争一争吧)。
电路中一般都不允许使用长条接触孔或者过孔的。但是Seal ring上的接触孔和过孔。一般都要求使用一个整条的长方形孔,整个一周形成护城河形式,这个是因为Seal ring在切片过程中防止水汽进入芯片内部电路,而护城河形式的孔可以很好的吸收切片过程中所形成的水汽。
Seal ring外有划封线(Scribe line),Scribe line是用来分裂芯片的,为避免造成对内部电路的破坏,所以Seal ring到内部电路有10um距离要求。
在Scribe line上切割时,可能有应力作用到chip内部,加Seal ring可以阻止切割时产生的裂痕损坏到芯片。相邻的contact,via层的图形必须错开。有时contact,via并不是画成一个一个小方块。而是一个长条。
版图中有两个与Seal ring相似的兄弟,可能会让一些人感到迷惑也可能会混淆各自的作用,一个是Guard ring一个是Scribe line,简单的帮助大家区分一下:
(1).Seal ring(封装条)与Guard ring(保护环)是不同的。
Seal ring是在芯片IO ring 之外的密闭环(所用层基本涵盖所有mask layer);Guard ring通常用于电路内部block与block之间的隔离,所用层通常是nwell 或psub,或两者一同使用。
(2).Seal ring(封装条)与Scribe line(划片槽)的区别。
Scribe line,是把芯片从晶圆上切下来的线,是要实际走刀子的地方,而Seal ring是围在芯片周围的一圈从衬底到最上层金属全部都打一圈的保护圈。Seal ring,它的作用有两个:主要作用是防止芯片在切割的时候的机械损伤,尤其是芯片的四个角一般都不放重要器件;其次的作用是Seal ring接地,屏蔽芯片外的干扰。
Seal ring的实例图层解析
如图所示这是一个28nm工艺的 design rule Seal ring结构图
其包含Seal ring enhanced zone 需要的space 6um
Seal ring wall 需要10um
Scribe line 需要8um
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