具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，“设置”、“连接”等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参照图2和图3，本实施例公开了一种IO PAD金属结构版图，包括第一金属结构101、第二金属结构102、第三金属结构103、第四金属结构106、背栅和接触孔，为了便于理解，以图1示出的IO PAD电路中ESD保护部分的核心结构为示例，其中，图2为图1示出的IOPAD电路中ESD保护部分的核心结构的版图。在该版图中，第一金属结构101和第二金属结构102均位于第一注入区201和第二注入区202，其中第一注入区201为P注入区，第二注入区202为N注入区，或者，第一注入区201为N注入区，第二注入区202为P注入区。在同一注入区内第二金属结构102与第一金属结构101沿第一方向间隔排布，第三金属结构103位于第一接入点区域203、第二接入点区域204和第三接入点区域205内。第三金属结构103与第一金属结构101连接，第一接入点区域203、第一注入区201、第二接入点区域204、第二注入区202和第三接入点区域205沿第二方向依次排布，本实施例的第一方向和第二方向在版图平面内相互垂直。背栅设置在第一金属结构101的底部，接触孔设置在第一金属结构101和第二金属结构102下方。

本实施例的IO PAD金属结构版图的第一接入点区域203、第二接入点区域204和第三接入点区域205均预留开窗(window)接入点，即共预留了3个开窗接入点，其中，在芯片设计过程中，一旦金属层次满足ESD防护需求，可以对第四金属结构106以及位于第一接入点区域203和第三接入点区域205的第三金属结构103的高度进行调整，以使金属结构达到最优，即占用面积相对较小，过电流能力相对较大以及ESD电阻相对较小。在进行开窗设计时，开窗的版图方案可以参照图4～图7，图中的箭头表示从开窗到接入点的连线，版图的方案多达11种，开窗的个数多达3个，开窗接入点的数量多达3个，本发明实施例的IO PAD金属结构版图具有较强的兼容性，可以满足多种开窗的版图方案。

请参照图3，在一些示例中，IO PAD金属结构版图还包括第四金属结构106，第四金属结构106设置在第一注入区201和第二注入区202，且与第二金属结构102连接。在芯片设计过程中，若需要更改封装打线方案，只需调整第四金属结构106和开窗，改动的内容少，调整时间短，有利于提高设计效率。在一个IO PAD上可以开两个间距大的开窗，例如图6的(d)所示，假设两个开窗分别为window A和window B，则可以在window A上打线，window B闲置，用以满足第一种芯片的封装方案，还可以将window A闲置，在window B上打线，用以满足第二种芯片的封装方案。如果芯片的多处位置使用图6的(d)所示的版图方案，最终能够兼容多种芯片封装方案，实现“一芯多用”，大大降低芯片设计成本和增加芯片的使用范围，有利于实现封装的多样性。此外，参照图4至图7，在IO PAD上开多个开窗，其中一个用于测试，能够为后期的芯片测试和验证提供便利，有利于提高芯片测试和验证的效率。

本实施例的IO PAD金属结构版图具有较强的适用性，只要金属层次总数大于或等于四层，该结构都可以适用。例如，图4的(a)、图5的(c)和图6的(d)，在金属层次只有四层的时候也可以使用。在一些示例中，第一金属结构101和第二金属结构102的金属层次均为3层，即第一金属结构101和第二金属结构102均通过第一层金属(即M1层)、第二层金属(即M2层)和第三层金属(即M3层)并联连接而成。第二金属结构102的长度等于MOS管的手指宽度值(finger width)，宽度为能够容纳金属孔的宽度；第一金属结构101的长度等于MOS管的手指宽度值，宽度等于第二金属结构102的间距减去两倍的最小金属间距。第三金属结构103的金属层次为2层，其中第三金属结构103通过第二层金属(即M2层)和第三层金属(即M3层)并联连接而成，第四金属结构106通过至少两层中间层或一层顶层金属构成。在本实施例中，第三金属结构103将第一金属结构101并联连接，同时提供开窗接入点，位于开窗接入点的第三金属结构103的宽度要满足ESD设计要求。需要说明的是，第一金属结构101、第二金属结构102和第三金属结构103均是基础的金属结构，用到的金属层次最高为M3层次。

请参照图4至图7，IO PAD金属结构版图还包括开窗金属，开窗金属与第一接入点区域203、第二接入点区域204或第三接入点区域205中的至少之一内的金属结构通过金属连接。其中，开窗金属的数量为1个、2个或3个。本实施例的IO PAD金属结构版图能够兼容多种开窗的版图方案，具有较强的兼容性，其中，参照图8，开窗金属包括顶层金属301和次顶层金属302，顶层金属301和次顶层金属302之间通过金属孔303连接。

实施例2

请参照图9，本发明实施例公开一种IO PAD金属结构版图的设计方法，包括步骤：

S100、请参照图2，绘制IO PAD金属结构版图，该版图的具体结构可参照实施例1，本实施例不再赘述；需要说明的是，在绘制IO PAD金属结构版图时，第四金属结构106暂时不绘制，在后续确定版图方案后再进行绘制。

S200、根据封装打线需求确定开窗的数量和位置。

需要说明的是，根据封装打线需求确定开窗的数量和位置，之前还包括步骤：在IOPAD金属结构版图上采用虚拟连接的方式通过LVS(Layout Vs Shematic，版图与电路图验证)及DRC(Design Rlue Check，设计规则检查)验证，可以对IO PAD金属结构版图进行验证，减少版图设计的错误。

S300、根据开窗的数量和位置确定版图方案。

其中，请参照图4至图7，版图方案包括选取第一接入点区域203、第二接入点区域204和第三接入点区域205中的一个或两个作为开窗接入点，开窗的数量为1个、2个或3个，可以实现多种开窗的版图方案，具有较强的兼容性以及能够实现封装的多样性。

S400、在金属层次能够满足版图方案的情况下，分配各金属结构的金属层次，若金属层次不能够满足版图方案，则返回步骤S300重新确定版图方案，只需调整第四金属结构106和开窗，修改内容少，修改耗时短，有利于提高设计效率。

S500、在满足ESD设计要求的情况下，进行版图连线及验证，当不满足ESD设计要求时，返回步骤S400重新分配金属结构的金属层次。

本发明实施例的IO PAD金属结构版图具有较强的兼容性，可以满足多种开窗的版图方案，在芯片设计过程中，若需要更改封装打线方案，只需调整第四金属结构106和开窗，改动内容少，调整时间短，有利于提高设计效率。传统的设计方法在封装评估之前需要花费1～2周，在封装评估后进行版图修改需要花费1～2周，即共花费2～4周的工时，而本实施例的设计方法在IO PAD版图设计花费的工时为1～2周，总时间约为传统设计方法所用时间的一半。

由于IO PAD金属结构版图能够兼容封装打线需求，且封装打线评估在IO PAD金属结构版图设计之前完成，最终的IO PAD金属结构版图设计能够满足最优的封装打线方案，从而实现能够保留最优的封装打线方案。此外，本实施例的IO PAD金属结构版图从绘制开始在后续的各个步骤中均保持不变，需要调整的仅是第四金属结构106和开窗的位置，降低IO PAD金属结构版图大修大改的风险，有利于提高设计效率。即使在IO PAD金属结构版图完成后，封装打线方案的改变也不会造成IO PAD金属结构版图边框的改变。

值得说明的是，在整个芯片设计过程中，本实施例的设计方法不限制封装打线的设计工作、不影响IO PAD金属结构版图附近的模拟版图的设计以及不影响数字PR的设计工作，从而达到相关影响小的效果。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。