layout相关--芯片中相邻单元的漏电流

看到这个题目，可能不少朋友都会满脸问号，我们知道cell内部会有leakage，难道cell与cell之间也会有leakage吗？对，没错，今天就想稍微讲解一下这个问题，以便于我们后端理解cell中一些奇怪的工艺。

首先，所谓漏电流，就是指管子不导通的时候流过的电流，即pn结在反向截止状态时，也会有一个很微弱的电流流过，我们就称之为leakage。对于MOS管来说，它的source、substrate、drain中总会存在一个这样的leakage。那么相邻cell的leakage是如何产生的呢？这就要从layout的工艺开始讲起了。

不知道大家了不了解这些源漏掺杂是如何产生的，其实，工艺的顺序是：首先铺一层衬底，就以NMOS为例好了，先铺一层P衬底，而后通过一些刻蚀沉积之类的方法，标定源漏的位置，然后在这些位置注入n离子，或者说注入电子，形成n well，对于p well就是注入p离子。这里我就说的不太严谨了，应该就是注入某种材料，总之得到我们的n区p区。我们把这个能注入离子的区域称为有源区，或者叫扩散区，有的fab会称为OD（oxide diffusion）。如果这个NMOS管旁边还有个NMOS管，这两个管子分别属于不同的cell的话，最传统的做法是分别来做，它们的OD是各自独立的，两个OD之间应该会是其他的材料。注意，这里对于同一个cell里面可能会有许多MOS管，它们的OD是连在一起的，而cell与cell之间的OD是分开的。那么cell间的漏电流就很好理解了，就是指分属不同OD的n区p区之间产生的漏电流。由于两个cell的OD并不相连，它们之间的leakage非常非常小，几乎无限接近于0。

然而以上的layout设计会有一个弊端，就是为了分割不同的OD，必须要把cell做的很大，cell的边界要留有一定的空间才行。要知道PPA中的A-area是我们追求的目标，如何能把cell做的更小一点呢？后来人们提出了CNOD技术（continuous OD），意思是做cell的时候就不把相邻cell的有源区分开了，让他们连在一起好了，没有了中间空隙的要求，这样就大大降低了cell的面积。那么，代价是什么呢？没错，就是会增大cell之间的漏电流。人们为了再减弱这部分漏电流，一般会在连在一起的那部分OD里注入一些奇怪的材料。具体我也不知道是啥了。

后来人们还是觉得这部分cell间leakage过大，又提出了PODE技术（poly over OD edge）。这个我就了解不多，说错见谅。它是指在OD的边缘上面盖一层poly finger，可以有效减小漏电流，并且相邻cell的OD间距也能大幅缩小。对于FinFET来说想像起来就比较直观，相邻cell的两个fin就被一块poly阻隔了（FinFET鳍式场效应管，之后可能会专门写文章来聊）。后来人们为了进一步压缩面积，又又又来了CPODE，即common PODE，意思是相邻的cell就不需要每个人出一个poly了，两个人公用一块poly就可以了，漏电流也不会变大，而面积就省下来了一部分。在芯片界，作为人类最高技术的代表，即使只是为了那么一点点的改善，也要付出巨大的努力。

说了这么多，其实作为后端工程师，实际工作中也不会用到。只是明白有的cell会标注CPD（CPODE）、CNOD这样的字眼，就代表了这些cell用到了相应的技术。

这是我发表的第18篇文章。微信公众号：伟酱的芯片后端之路。