[发明专利]一种功率器件版图中金属连线的设计方法

说明书

本发明提供一种功率器件版图中金属连线的设计方法，功率器件包括至少三层金属，该设计方法中，次顶金属层Mt‑1会在表示相反信号的顶金属层Mt下方形成一个类似于Slot的分布结构，使次顶金属层Mt‑1所表示的信号既有X方向上的连接导通又有Y方向上的连接导通，在顶金属层Mt的下方，第三金属层Mt‑2上的电流直接通过接触孔Vt和接触孔Vt‑1连接导通到顶金属层Mt上，加强次顶金属层Mt‑1在版图中的连接导通能力，缩小了次顶金属层Mt‑1和顶金属层Mt在版图连线中的导电能力差距，从而使整个版图中的电流密度分布更加均匀，导通电阻减小，功耗降低，效率提高。

【技术领域】

本发明涉及集成电路器件技术，尤其涉及一种功率器件版图中金属连线的设计方法。

【背景技术】

在集成电路版图设计中，功率器件的版图设计是一个重要环节，功率器件版图设计的优劣往往决定着集成电路的性能好坏，是决定集成电路设计成败的关键性因素。评价功率器件版图设计好坏的主要指标包括版图面积利用率、噪声隔离、导通电阻(Rdson)大小、额定电流通过功率器件时电流通路上金属线宽是否满足电流要求、以及在整个功率器件版图中的电流密度分布是否均匀等，这些因素将影响功率器件效率高低甚至决定功率器件能否顺利工作。

在集成电路设计过程中，当电路设计工程师选择使用特定工艺下的功率器件并确定了器件相关参数后，其本征电阻值也相应确定。接下来的版图设计环节需要完成的是在版图设计软件中使用各层金属(Metal)以及它们之间的相互连接孔(Contact/Via/Vt)将功率器件的源端(Source)和漏端(Drain)从器件层(OD)连接到最顶层相应输入信号(VIN)、输出信号(VOUT)的焊盘(PAD)上完成电气连接，并保证整个电流通路上的任意一点都能满足电流密度要求，确保工作时不会因电流过大被烧毁，同时保证连接线以及连接孔的寄生电阻尽可能小，即IR-drop尽可能小，从而达到降低整体功耗改善效率的目的。

实际设计项目中，用于连接功率器件的金属层次数量，是根据特定项目的特定工艺而定，但是可普遍划分为顶金属层(Top metal，Mt)和除顶层以外的普通金属层(Mt-1、Mt-2---Mt-n)。顶金属层(Mt)一般使用厚金属，具体厚度视工艺而定，其特点是电气导通性能强；普通金属层(Mt-1、Mt-2---Mt-n)各层厚度往往比顶金属层(Mt)小得多，因此电气导通性能也比顶金属层(Mt)弱。

如图1和图2所示，在传统的功率器件版图设计中，顶金属层(Top metal，Mt)直接连接到焊盘(PAD)上，其特点是宽度和厚度都很大，电流导通性能强，能通过大电流的同时保证小电阻，降低寄生电阻(IR-drop)，输入信号(VIN)、输出信号(VOUT)的两个信号呈“叉指”排布；次顶层金属(Mt-1)相比于顶层金属(Mt)，宽度和厚度往往都小得多，电流导通性能也相对较弱，输入信号(VIN)、输出信号(VOUT)两个信号也呈“叉指”排布。这两层金属在相对位置上垂直交叉，并在相交互部分通过连接孔(或称接触孔，均采用符号Vt表示)连接实现电气导通。从上到下的第二金属层(或称次顶金属层，均采用符号Mt-1表示)和第三金属层(Mt-2)重叠并行同样通过连接孔(Vt-1)连接。这样就会存在一个问题，当顶金属层(Mt)很宽，且信号为输入信号(VIN)时，次顶金属层(Mt-1)流过的相反信号输出信号(VOUT)连线会形成一个较大跨度的“弱连接”区域，这样就会造成，普通金属的电气导通性能比顶金属层(Mt)弱得多，因此这会导致最终流经功率器件阵列(Device Array)中的每一个沟道的电流密度越发不均，影响功率器件整体工作性能。

所以，在功率器件版图设计中，为了使功率器件能获得最佳的工作效能，各层金属往往需要同时配合使用，但是它们在配合使用的过程中，不同的连接方法也会使最终结果有所差异，因此设计师迫切需要设计一种用于功率器件版图各层金属互连的最优化方法。

【发明内容】

本发明提供一种旨在减小“弱连接”对功率器件性能带来的影响，改善功率器件电流密度分布，同时较好的减小功率器件金属连线电阻，降低功耗、改善效率的功率器件版图中金属连线的设计方法。