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🧪 CMP対応のダミーパターンと均一化設計

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📘 概要

CMP（Chemical Mechanical Polishing）は、配線層を平坦化（planarization）する工程であり、レイアウト設計にも大きな影響を及ぼします。

本節では、CMP不均一による問題と、ダミーパターン（Metal Fill）を用いた設計対応を解説します。

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🧩 CMPとは

項目	内容
目的	層間の平坦化（段差解消）
工法	スラリー＋研磨パッドで物理研磨
適用	メタル層間、STI（Shallow Trench Isolation）など
問題点	配線密度が不均一だと研磨量に偏差 → オーバー研磨 or アンダー研磨

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⚠️ CMP非均一性による不良要因

• 配線密度の違いで研磨量が変わる
• 結果として：
  • Via露出不足
  • Metal断線・短絡
  • 誘電膜厚不均一 → クロストーク上昇

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🧱 Metal Fill（ダミーパターン）の挿入

種類	用途	配慮点
Dummy Metal	配線間の空白部を埋める	隣接信号との距離確保（カップリング抑制）
Dummy Via	積層時のVia密度均一化	構造対称性の確保
Dummy Poly	ゲート間距離の均一化	特性影響を避ける配置要件あり

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📐 Density Rule（密度ルール）

PDKには、以下のようなルールが指定される：

• 局所密度：40〜60%（例：100μm × 100μm範囲内）
• 層ごとの平均密度制約
• 一定以上の空白には自動Fill挿入

→ 多くのEDAツールで自動Metal Fill機能があり、Tapeout前に実施

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🛠️ 実務上の工夫

• Fill領域に Dummy Net を割り当ててノイズ影響を抑制
• クロック・高速信号付近は除外設定（除外リージョン）
• Latch-up防止のGuard Ringとの併用にも注意

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🎯 教材的意義

• 「なぜ空白を埋めるのか」を物理現象から理解
• 自動化された設計でも、原理と制約の理解が不可欠
• 信頼性とプロセス安定性が設計で確保できることを実感

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🔗 次のセクション

• ir_drop_and_em.md：IRドロップとエレクトロマイグレーション対策へ

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