一種mos管版圖設計方法、裝置及一種晶片的製作方法
2023-05-03 22:44:31 1
專利名稱：一種mos管版圖設計方法、裝置及一種晶片的製作方法
技術領域：
本發明涉及版圖設計領域，特別是涉及一種MOS管版圖設計方法、裝置及一種芯 片。
背景技術：
集成電路(簡稱IC)的版圖是對應於電路元器件結構的幾何圖形組合，這些幾何 圖形是由不同層的圖形相互組合而成，各層版圖相應於不同的工藝步驟，每一層版圖用不 同的圖案來表示。版圖設計就是將電路元器件以及它們之間的連接關係轉換成版圖的形式 來表示，版圖設計通常使用專門的設計工具來完成。 M0S管是場效應管的一種，管場效應管是一種電壓控制型半導體器件。M0S管是提
供主板穩定供電的關鍵元器件，它是由金屬、氧化物及半導體三種材料製成的器件，它的主
要作用是為主板上例如處理器、內存或是PCI-E顯卡提供穩定的電壓。 傳統的MOS管版圖設計如圖1所示，M0S管包括三個電極，分別是源極(source)、
漏極(drain)和柵極(gate)，在版圖中柵極位於源極和漏極之間，用於將源極與漏極相隔。
在源極和漏極區域，設計了多個通孔，用於連接金屬層。版圖中，源極和漏極的每個通孔的
四周是金屬層(metall)。 從圖1可以看出，傳統設計的MOS管版圖中柵極區域為一直條形，而柵極區域的大 小可以代表MOS管的尺寸大小，因此這種設計方式對於尺寸很大的MOS管，就需要擴大整個 版圖的面積，由此生產出來的晶片面積也較大，造價也很高。這對於成本要求很低的晶片來 說就有很大的缺陷。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種MOS管版圖設計方法及裝置，以解決MOS 管版圖面積較大的問題。 相應的，本發明還提供了一種包括所述MOS管的晶片，以解決晶片面積較大的問題。 為了解決上述問題，本發明公開了一種MOS管版圖設計方法，所述MOS管版圖包括 源極、漏極和柵極，所述方法包括 根據版圖設計規則，獲取MOS管版圖的規定面積； 在所述規定面積的版圖中，將柵極進行多次摺疊，以使柵極呈摺疊帶狀結構。
優選的，所述方法還包括 在所述柵極的相互分離的側面分別設置源極和漏極。
優選的，所述源極和漏極在版圖中的位置可互換。
優選的，所述方法還包括在源極/漏極設置通孔來連接第一金屬層，並在漏極/ 源極設置通孔來連接第二金屬層；所述第二金屬層在第一金屬層之上。
優選的，所述方法還包括
將第一金屬層按照不同的電位，分為相互獨立的兩整片；
所述源極/漏極的通孔與所述第一金屬層的一整片導通連接； 所述漏極/源極的通孔與所述第一金屬層的另一整片導通連接，再通過所述第一 金屬層的另一整片與所述第二金屬層導通連接。 本發明還提供了一種MOS管版圖設計裝置，所述MOS管版圖包括源極、漏極和柵 極，所述裝置包括 版圖面積獲取單元，用於根據版圖設計規則，獲取MOS管版圖的規定面積； 柵極設計單元，用於在所述規定面積的版圖中，將柵極進行多次摺疊，以使柵極呈
摺疊帶狀結構。 優選的，所述裝置還包括 源極和漏極設計單元，用於在所述柵極的相互分離的側面分別設置源極和漏極。
優選的，所述裝置還包括 金屬層連接單元，用於在源極/漏極設置通孔來連接第一金屬層，並在漏極/源極 設置通孔來連接第二金屬層，所述第二金屬層在第一金屬層之上；其中，
所述第一金屬層按照不同的電位，分為相互獨立的兩整片；
所述源極/漏極的通孔與所述第一金屬層的一整片導通連接； 所述漏極/源極的通孔與所述第一金屬層的另一整片導通連接，再通過所述第一
金屬層的另一整片與所述第二金屬層導通連接。
本發明還提供了一種晶片，包括MOS管 所述MOS管包括源極、漏極和柵極，其中柵極呈摺疊帶狀結構。 優選的，所述MOS管的源極和漏極分別設置在所述柵極相互分離的側面。 優選的，所述MOS管還包括 設置在源極、漏極和柵極之上的金屬層，所述金屬層為整片金屬。 優選的，所述金屬層為兩層，其中第二金屬層在第一金屬層之上； 所述源極設置通孔來連接第一金屬層，所述漏極設置通孔來連接第二金屬層；或
者，所述漏極設置通孔來連接第一金屬層，所述源極設置通孔來連接第二金屬層。 優選的，所述第一金屬層按照不同的電位設置有相互獨立的兩整片，所述源極/漏極
的通孔與所述第一金屬層的一整片導通連接，所述漏極/源極的通孔與所述第一金屬層的另一
整片導通連接，所述第一金屬層的另一整片與所述第二金屬層通過漏極的通孔導通連接。 與現有技術相比，本發明具有以下優點 首先，本發明提出了一種改進的MOS管版圖設計方法，通過將柵極進行多次摺疊，
可以在相同的版圖面積上增大柵極區域，從而在相同面積上做出尺寸更大的MOS管。與現
有技術相比，設計大尺寸的MOS管需要更小的版圖面積，降低了工藝生產成本。 其次，本發明在柵極的一側設置源極，在柵極的另一側設置漏極，並通過在源極或
漏極設置少量通孔來連接整片的金屬層。這種連接方式，可以增加金屬層的寬度，減小寄生
電阻，從而優化了 MOS管的性能。
圖1是現有技術中的MOS管版圖示意 圖2是本發明實施例所述一種改進的M0S管版圖示意圖； 圖3是本發明實施例所述一種改進的MOS管版圖設計裝置的結構圖； 圖4是圖2所述實施例中源極和漏極連接金屬層的示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本發明作進一步詳細的說明。 本發明提出了一種改進的MOS管版圖設計方法，可以在相同面積上設計出更大尺 寸的MOS管，因此對於大尺寸的MOS管設計，可以減小版圖面積，從而降低工藝生產成本。
參照圖2，是本發明實施例所述一種改進的M0S管版圖示意圖。下面通過該示意圖 來說明改進的MOS管版圖設計方法。 MOS管包括源極(source)、漏極(drain)和柵極(gate)三個電極，由於版圖中柵 極區域的大小可以代表MOS管的尺寸大小，因此為了利用較小的版圖面積設計出較大尺寸 的MOS管，本發明創造性地改變了版圖中柵極的設計。 如圖2所示，本發明將柵極進行多次摺疊，以使柵極呈摺疊帶狀結構。與現有技術 中傳統的MOS管版圖相比，在相同面積的版圖中，本發明所述摺疊後的柵極區域遠遠大於 現有技術中直條形的柵極區域。因此，在相同的面積上本發明可以設計出更大尺寸的MOS 管，實現了版圖面積的最優化利用。或者說，本發明比傳統設計更節省版圖面積。
進一步，本領域技術人員通常將圖2所標識的距離稱為柵極的長度，而將柵極多 次摺疊的總長稱為柵極的寬度。通常，柵極的長度是按照工藝應用的要求固定不變的，而柵 極的寬度沒有限制。因此，本發明在相同面積下增加柵極區域，就通過增加柵極的寬度來實 現。 按照上述理解，柵極經過多次摺疊之後，就增加了相同面積下的柵極的寬度。此 外，柵極經過多次摺疊還可以理解為增加了單位面積下的柵極密度。所述柵極密度是指柵 極區域的面積佔版圖總面積的比例，該比例越大，柵極密度就越大，單位面積下柵極的有效 寬度也越大，面積的有效利用率也越高。 當然，圖2僅是一種摺疊柵極的方式，根據實際應用中需要的M0S管尺寸大小，還 可以有其它的柵極摺疊方式，本發明不加以限定。 基於上述柵極的設計，本發明對版圖中源極和漏極的設計方法是
在所述柵極的相互分離的側面分別設置源極和漏極。 參照圖2所示，在多次摺疊的柵極裡側，即位於版圖中間的位置(包括柵極裡面的 所有區域)，設置一個源極；而在多次摺疊的柵極外側，即位於版圖外圍的位置(包括柵極 外圍的所有區域)，設置兩個漏極。所述源極和漏極通過多次摺疊的柵極相隔離開。
當然，圖2也僅是一種設計方式，還可以將圖2中的源極和漏極位置互換，即在 柵極裡側設置一個漏極，在柵極外側設置兩個源極。總之，源極和漏極的設計要遵循的規則 是通過柵極將源極和漏極隔離開。 綜上所述，本發明設計的MOS管版圖，通過將柵極在場氧化層上多次摺疊，並在柵 極的兩側設置源極和漏極使源極和漏極通過柵極相隔離，實現了版圖面積的最優化利用， 在相同的面積上可以設計出更大尺寸的MOS管。
在實際應用中，通常工藝廠商提供的設計規則規定了MOS管版圖的面積大小，應 用本發明，就可以在規定的面積下設計出尺寸更大的MOS管。 基於上述M0S管版圖設計方法，本發明還設計了版圖中連接金屬層的方法。
參照圖l，傳統設計的金屬連接方法是 在源極和漏極所在的區域分別設置多個通孔，每個通孔用於連接金屬層，圖中通
孔的四周是金屬層。常規設計中需要連接兩層金屬，第一層金屬可稱為metall，第二層金屬
可稱為metal2，metal2位於metall之上。圖1中，源極和漏極首先都連接metall，然後再
通過metall連接metal2(圖中未示出)。 參照圖2，本發明設計的金屬連接方法是 在源極設置少量的通孔，通過通孔連接整片的metall (圖中虛線包圍的整片區 域)；並在漏極也設置少量的通孔，通過通孔連接整片的metal2(圖中未示出)。需要說明 的是，metal2同樣位於metall之上，並且漏極的通孔並不能直接連接metal2，而是通過 metall再連接到metal2。漏極通孔的連接方式具體如下 參照圖4，在源極通過通孔連接整片metall (即圖4中的metalla)的同時，漏極也 通過通孔連接了metall(即圖4中的metallab，圖2中未示出)，但是源極連接的metalla 與漏極連接的metallb的電位不同，因此二者連接的是位於同一層的兩個相互獨立的不同 metall。對應圖2，圖2中所示的整片metall繞開了漏極通孔的位置，以便漏極通孔連接不 同電位的另一個metal lb ，並通過該metal lb再連接到metal 2。如圖4所示，漏極的通孔通 過metal lb連接到了 metal2，但該metal lb不同於源極通孔連接的metal la。這樣，metal lb 和metal2相連通，由於源極和漏極不能連接相同電位的metal 1 ，但是漏極連接metal2需要 經過metal 1，因此漏極的通孔先與metal lb連接，再連接到metal2。 從圖2中可以看到，本發明完全不同於現有技術(圖1)的金屬連接方式，本發明 僅通過少量的幾個通孔就連接到了整片的metall，增加了 metall的寬度。而metall的寬 度越大，其寄生電阻就越小，MOS管的性能就越好。同樣，本發明也只通過少量的幾個通孔就 連接到了 metall之上的整片metal2，也增加了meta12的寬度，其寄生電阻也減小。而且， 本發明只需要通過少量的通孔連接，減小了通孔佔用的版圖面積。 將本發明與現有技術進行比較，現有技術的金屬連接方式使得metall和metal2 的寬度較小，metall和metal2的利用率不高，其寄生電阻較大，影響了 MOS管的性能；而本 發明提高了 metall和metal2的利用率，減小了寄生電阻，從而優化了 MOS管的性能。
此外，圖2所示僅是一種連接方式，還可以將漏極連接到metall，將源極通過 metall再連接至lj metal2。 針對上述MOS管版圖設計方法，本發明還提供了相應的裝置實施例。
參照圖3，是本發明實施例所述一種改進的M0S管版圖設計裝置的結構圖。
所述裝置主要包括 版圖面積獲取單元31，用於根據版圖設計規則，獲取M0S管版圖的規定面積；
柵極設計單元32，用於在所述規定面積的版圖中，將柵極進行多次摺疊，以使柵極 呈摺疊帶狀結構。 其中，所述版圖設計規則是指工藝廠商提供的設計規則。
此外，所述裝置還可以包括
源極和漏極設計單元33，用於在所述柵極的相互分離的側面分別設置源極和漏 極。 而且，所述源極和漏極在版圖中的位置還可互換。 利用所述裝置設計出的MOS管版圖，可以在相同的面積上設計出更大尺寸的MOS 管，實現了版圖面積的最優化利用。 優選的，為了提高MOS管的性能，所述裝置還可以包括 金屬層連接單元34，用於在源極/漏極設置通孔來連接第一金屬層，並在漏極/源 極設置通孔來連接第二金屬層，所述第二金屬層在第一金屬層之上；其中，
所述第一金屬層按照不同的電位，分為相互獨立的兩整片；
所述源極/漏極的通孔與所述第一金屬層的一整片導通連接； 所述漏極/源極的通孔與所述第一金屬層的另一整片導通連接，再通過所述第一 金屬層的另一整片與所述第二金屬層導通連接。 參照圖4，所述第一金屬層的一整片是指metalla，所述第一金屬層的另一整片是 指metallb。 所述金屬層連接單元34使得可連接的meta11和metal2的寬度增加，提高了
metall合metal2的利用率，減小了寄生電阻，從而優化了 M0S管的性能。 基於上述版圖設計方法和裝置，本發明還提供了一種晶片結構，與現有技術所述
的晶片相比較，面積減小，但性能不受影響。 所述晶片包括按照上述版圖設計方法設計出來的MOS管，所述MOS管包括源極、漏 極和柵極，與現有技術不同的是其中的柵極進行多次摺疊，呈摺疊帶狀結構，而源極和漏 極分別設置在所述柵極相互分離的側面。 這樣，在有限的晶片面積中，通過多次摺疊柵極可以增大柵極的面積，從而在相同 面積上做出尺寸更大的晶片。與現有技術相比，設計大尺寸的晶片需要更小的面積，因此降 低了工藝生產成本。 優選的，所述晶片中的MOS管還包括設置在源極、漏極和柵極之上的金屬層，所 述金屬層為整片金屬。 所述金屬層為兩層，其中第二金屬層在第一金屬層之上。所述源極設置通孔來連 接第一金屬層，所述漏極設置通孔來連接第二金屬層；或者，所述漏極設置通孔來連接第一 金屬層，所述源極設置通孔來連接第二金屬層。 進一步，參照圖4，所述第一金屬層按照不同的電位設置有相互獨立的兩整片，所 述源極/漏極的通孔與所述第一金屬層的一整片導通連接，所述漏極/源極的通孔與所述 第一金屬層的另一整片導通連接，所述第一金屬層的另一整片與所述第二金屬層通過漏極 的通孔導通連接。 源極和漏極分別連接金屬層的詳細描述可參照上述方法實施例的描述，在此略。
本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與 其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。對於裝置實施例 而言，由於其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部 分說明即可。 以上對本發明所提供的一種MOS管版圖設計方法、裝置及一種晶片，進行了詳細
8介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明 只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本 發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應 理解為對本發明的限制。
權利要求
一種MOS管版圖設計方法，所述MOS管版圖包括源極、漏極和柵極，其特徵在於，包括根據版圖設計規則，獲取MOS管版圖的規定面積；在所述規定面積的版圖中，將柵極進行多次摺疊，以使柵極呈摺疊帶狀結構。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，還包括在所述柵極的相互分離的側面分別設置源極和漏極。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述源極和漏極在版圖中的位置可互換。
4. 根據權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，還包括在源極/漏極設置通孔來連接第一金屬層，並在漏極/源極設置通孔來連接第二金屬層；所述第二金屬層在第一金屬層之上。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，還包括將第一金屬層按照不同的電位，分為相互獨立的兩整片；所述源極/漏極的通孔與所述第一金屬層的一整片導通連接；所述漏極/源極的通孔與所述第一金屬層的另一整片導通連接，再通過所述第一金屬層的另一整片與所述第二金屬層導通連接。
6. —種MOS管版圖設計裝置，所述MOS管版圖包括源極、漏極和柵極，其特徵在於，包括版圖面積獲取單元，用於根據版圖設計規則，獲取MOS管版圖的規定面積；柵極設計單元，用於在所述規定面積的版圖中，將柵極進行多次摺疊，以使柵極呈摺疊帶狀結構。
7. 根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，還包括源極和漏極設計單元，用於在所述柵極的相互分離的側面分別設置源極和漏極。
8. 根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，還包括金屬層連接單元，用於在源極/漏極設置通孔來連接第一金屬層，並在漏極/源極設置通孔來連接第二金屬層，所述第二金屬層在第一金屬層之上；其中，所述第一金屬層按照不同的電位，分為相互獨立的兩整片；所述源極/漏極的通孔與所述第一金屬層的一整片導通連接；所述漏極/源極的通孔與所述第一金屬層的另一整片導通連接，再通過所述第一金屬層的另一整片與所述第二金屬層導通連接。
9. 一種晶片，包括MOS管，其特徵在於所述M0S管包括源極、漏極和柵極，其中柵極呈摺疊帶狀結構。
10. 根據權利要求9所述的晶片，其特徵在於所述M0S管的源極和漏極分別設置在所述柵極相互分離的側面。
11. 根據權利要求9或10所述的晶片，其特徵在於，所述MOS管還包括設置在源極、漏極和柵極之上的金屬層，所述金屬層為整片金屬。
12. 根據權利要求ll所述的晶片，其特徵在於所述金屬層為兩層，其中第二金屬層在第一金屬層之上；所述源極設置通孔來連接第一金屬層，所述漏極設置通孔來連接第二金屬層；或者，所述漏極設置通孔來連接第一金屬層，所述源極設置通孔來連接第二金屬層。
13.根據權利要求12所述的晶片，其特徵在於所述第一金屬層按照不同的電位設置有相互獨立的兩整片，所述源極/漏極的通孔與所述第一金屬層的一整片導通連接，所述漏極/源極的通孔與所述第一金屬層的另一整片導通連接，所述第一金屬層的另一整片與所述第二金屬層通過漏極的通孔導通連接。
全文摘要
本發明提供了一種MOS管版圖設計方法及裝置，以解決MOS管版圖面積較大的問題。所述MOS管版圖包括源極、漏極和柵極，所述方法包括根據版圖設計規則，獲取MOS管版圖的規定面積；在所述規定面積的版圖中，將柵極進行多次摺疊，以使柵極呈摺疊帶狀結構。本發明通過將柵極進行多次摺疊，可以在相同的版圖面積上增大柵極區域，從而在相同面積上做出尺寸更大的MOS管。與現有技術相比，設計大尺寸的MOS管需要更小的版圖面積，降低了工藝生產成本。此外，本發明還提供了一種包括所述MOS管的晶片，能夠減小晶片面積。
文檔編號G06F17/50GK101727526SQ20091024386
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月23日 優先權日2009年12月23日
發明者馮春磊 申請人:北京中星微電子有限公司