[實用新型]雙鋁鋁柵反相器及鋁柵反相器

有效

• 申請號: 202221685143.7
• 申請日: 2022-07-01
• 公開（公告）號: CN217719600U
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 張薇;朱恒宇;邢康偉
• 申請（專利權）人: 北京銳達芯集成電路設計有限責任公司
• 主分類號: H01L27/092
• 分類號: H01L27/092;H01L23/528;H01L23/532
• 代理公司: 北京眾元弘策知識產權代理事務所(普通合伙) 11462
• 代理人: 李超

本實用新型公開了一種雙鋁鋁柵反相器及鋁柵反相器，其中雙鋁鋁柵反相器包括一組PMOS管和NMOS管，PMOS管和NMOS管的柵極并接作為反相器的輸入端，PMOS管和NMOS管的漏極串接作為反相器的輸出端，PMOS管的源極接最高電位，NMOS管的源極接最低電位。PMOS管和NMOS管之間的電連接采用第一鋁層布線，輸入端和輸出端的引出采用第二鋁層布線，兩鋁層之間以絕緣介質層分隔，并通過設置于絕緣介質層中的接觸孔實現電連接。本實用新型采用兩鋁層走線避免了用有源區進行走線，獲得更大的自由度，實現所有端口均為鋁線連接，最大限度統一器件源漏區的面積，保證器件源漏區的一致性，最大限度地降低節點寄生電容和寄生電阻。除了可以更靈活的布線外，采用雙鋁鋁柵工藝還可以極大提升產品的可靠性和抗閂鎖能力。

技術領域

本實用新型屬于半導體微電子技術領域。具體涉及一種雙鋁鋁柵反相器。

背景技術

CMOS反相器是構成數字集成電路最基礎的功能單元和數字電子系統中最為典型的器件。在數字電路中，反相器可以實現信號的反相傳輸，即當輸入為邏輯高電平信號時，輸出為邏輯低電平信號，當輸入為邏輯低電平信號時，輸出為邏輯高電平信號。在模擬電路中，反相器擁有較高的增益，可以實現對小信號的放大。

圖1為反相器的基本電路原理圖。該反相器由一個PMOS管和一個NMOS 管串聯組成。其中PMOS和NMOS的柵極(G)并接作為反相器的輸入端IN，漏極(D)串聯作為反相器的輸出端ZN，PMOS管的源極(S)接最高電位 VDD，NMOS管的源極(S)接最低電位GND。

圖2為4個反相器并聯的電路圖。其中上面4個PMOS管的源極均連接至最高電位VDD。4個PMOS管的漏極和下面4個NMOS管的漏極相連接，作為反相器的輸出端ZN。4個PMOS管的柵極和4個NMOS管的柵極相連接，作為反相器的輸入端IN。下面4個NMOS管的源極連接至最低電位GND。

圖3為圖2所示電路采用單鋁工藝制作時的版圖布局示意圖。其中由4 個反相器并聯而成的電路包括PMOS管源極101a、101b和101c，PMOS管柵極102a、102b、102c和102d，PMOS管漏極103a和103b；NMOS管源極201a、 201b和201c，NMOS管柵極202a、202b、202c和202d，NMOS管漏極203a 和203b。由于采用單層金屬布線，為避免信號串擾甚至短路，線間不僅不能互相交疊，而且布局及線間距等都要受到限制，所以整個布圖中的金屬走線只能采用蛇形走線，如圖中連接所有柵極的蛇形走線703，和連接所有漏極的蛇形走線704，它們分別將各個MOS管的柵極和漏極引出。

很顯然，電路制作時，上述布線方式勢必會占用很大的芯片面積，而且給走線布局帶來一定的困難。例如，圖3中版圖下部NMOS管的源極可以通過單層鋁走線引出，而版圖上部PMOS管的源極是無法通過單層鋁走線引出的，這種情況下，就必須采用圖4所示的“跳橋”方式引出，即源極1通過跳橋 4越過走線2連接到線3。采用上述有源區跳線的方式雖然理論上可以實現產品功能，但是這樣的設計增大了源漏區的面積，增加了信號線的長度，最終使得節點的寄生電阻和電容增加，導致最高工作速度受限，難以適應更大規模和更復雜的產品。

實用新型內容

本實用新型的目的在于解決反相器因單鋁鋁柵工藝下信號線交叉導致產品面積、寄生電阻和電容較大的問題。

為實現上述目的，第一方面，本實用新型提供了一種雙鋁鋁柵反相器，包括一組PMOS管和NMOS管，PMOS管和NMOS管的柵極并接作為反相器的輸入端，PMOS管和NMOS管的漏極串接作為反相器的輸出端，PMOS 管的源極接最高電位，NMOS管的源極接最低電位。PMOS管和NMOS管之間的電連接采用第一鋁層布線，輸入端和輸出端的引出采用第二鋁層布線，兩鋁層之間以絕緣介質層分隔，并以貫穿于絕緣介質層中的接觸孔實現電連接。