单元电路中用于减小电阻的沟槽电源轨以及相关电源分配网络和制造方法与流程

背景技术：

1、i.技术领域

2、本公开的领域整体涉及集成电路(ic)中的电源轨，并且具体地涉及标准单元电路的供电电压和接地连接的分配。

3、ii.背景

4、在电子设备中使用的集成电路(ic)不断趋向于大小更小，以将更多的功能装配到更小的体积中，降低功耗并降低成本。集成到单个管芯中的电路可在半导体表面上包括数百万个晶体管。ic中的晶体管被实现为标准单元中的标准单元电路，这些电路在半导体表面上具有均匀布局以提高面积效率。晶体管通过设置在半导体表面上方的金属层中的信号互连件来互连形成期望的电路。相应金属层由过孔层在垂直方向上彼此分离。过孔层中的垂直互连通路(过孔)提供相应金属层中的金属互连件之间的垂直连接。

5、在电源分配网络中，电力在供电电压电源轨上作为供电电压(例如，vdd)并且在接地电压电源轨上以接地电压(例如，vss)提供到标准单元电路。供电电压电源轨和接地电压电源轨形成在金属化层中，该金属化层还包括在标准单元之间输送信号的信号互连件。电源轨延伸超过给定的单元电路并延伸到多个相邻的单元电路以向此类电路供电。因此，作为电流分流的结果，流过电源轨的总电流大于信号互连件中的电流水平。为了减少由于焦耳热(例如，“i2r下降”)导致的电源轨中的功率损耗，使电源轨的横截面大于信号互连件的横截面。由于形成有电源轨的金属化层具有均匀的厚度，所以通过使电源轨比信号互连件更宽来获得更大的横截面。然而，电源轨的宽度对ic的总面积有贡献。

6、供电电压电源轨上的供电电压和接地电压电源轨上的接地电压之间的电压波动被分配到标准单元。电源对地电压中的此类波动(例如，噪声)可导致标准单元电路操作不正确，从而导致ic中的软错误。在电源分配网络中的供电电压电源轨与接地电压电源轨之间提供去耦电容器，以减小这种噪声。由于去耦电容器提供的噪声保护的频率随着轨中电阻的增大而降低，并且在无线设备中需要防范高频噪声，所以优选具有高品质因数(例如，具有较低的串联电阻)的大电容去耦电容器。然而，去耦电容器可能需要更多面积来实现更大电容，这也对ic的总面积有贡献。

技术实现思路

1、详细描述中所公开的示例性方面包括单元电路中用于减小电阻的沟槽电源轨和相关电源分配网络。还公开了制造沟槽电源轨的相关方法。集成电路(ic)包括在半导体基板上的电路单元中的单元区域中形成的单元电路(也称为“单元”)。电路单元可以是标准单元，包括用于形成p型金属氧化物半导体(pmos)晶体管和n型金属氧化物半导体(nmos)晶体管、从而形成逻辑电路的p型和n型材料扩散区。电路单元中的单元电路由相邻电路单元之间的隔离区中的单元隔离沟槽彼此隔离，但单元电路由在半导体基板上方的金属层中的金属导线中水平延伸的信号互连件彼此耦合。该金属层还可包括用于向单元电路提供电力的电源轨。在示例性方面，为了减小电路单元中的电源轨的电阻或者避免金属导线的大小随着技术节点的大小减小而减小所引起的电源轨电阻增大，电源轨形成为电源轨导线和单元隔离沟槽中的沟槽电源轨。单元隔离沟槽提供额外体积，在该体积中设置用于形成电源轨的额外金属材料以增大电源轨横截面积，从而减小其电阻。沟槽电源轨还延伸穿过电源轨导线与单元隔离沟槽之间的过孔层。电源轨延伸出过孔层中的单元隔离沟槽以耦合到相邻电路单元的沟槽触件。因此，在第一金属层和沟槽触件之间的过孔层中不需要垂直互连通路(过孔)来将电源轨耦合到沟槽触件。在一些示例性方面，诸如氧化铪、氧化锆或氧化铝的高k电介质层被设置在沟槽触件与电源轨之间的单元隔离沟槽中，以将电源轨与单元隔离沟槽的任一侧上的一个或两个电路单元隔离。

2、在其他示例性方面，ic的电源分配网络中的沟槽去耦电容器包括：耦合到供电电压的至少第一沟槽轨，和耦合到接地电压的至少第二沟槽轨。第一沟槽轨和第二沟槽轨由高k电介质层彼此分离。在一些示例中，去耦电容器的沟槽轨延伸穿过第一金属层、过孔层，然后延伸到半导体基板上的单元隔离沟槽层中。设置在电路单元之间的一个或多个沟槽去耦电容器减小电源分配网络中的噪声。

3、在示例性方面，本文公开了一种集成电路(ic)。该ic包括第一单元电路，该第一单元电路包括设置在第一金属层中的第一沟槽触件，该第一沟槽触件沿第一方向上的第一纵向轴线延伸。该ic包括第二单元电路，该第二单元电路包括设置在第一金属层中的第二沟槽触件，该第二沟槽触件沿第一方向上的第二纵向轴线延伸。该ic还包括位于第一沟槽触件的第一端部与第二沟槽触件的第二端部之间的隔离区中的单元隔离沟槽。该ic包括在第二方向上与第一金属层相邻的第二金属层，第二金属层的第一厚度在第二方向上延伸。该ic还包括位于第一金属层与第二金属层之间的过孔层，该过孔层的第二厚度在第二方向上延伸。该ic还包括单元隔离沟槽中的沟槽电源轨，该沟槽电源轨沿第三方向上的第三纵向轴线延伸，该沟槽电源轨的厚度包括第二金属层的第一厚度、过孔层的第二厚度和第一金属层中的第三厚度。

4、在另一示例性方面，公开了一种ic。该ic包括第一电源轨和第二电源轨，该第一电源轨和该第二电源轨在第一金属层中在第一方向上延伸。该ic还包括去耦电容器，该去耦电容器包括在第一方向上延伸的第一沟槽电容器轨。该去耦电容器还包括与第一沟槽电容器轨相邻地在第一方向上延伸的第二沟槽电容器轨。该去耦电容器还包括设置在第一沟槽电容器轨与第二沟槽电容器轨之间的第一电介质层。该去耦电容器还包括第一沟槽触件，该第一沟槽触件在第一金属层中在第二方向上延伸并且将第一沟槽电容器轨耦合到第一电源轨。该去耦电容器还包括第二沟槽触件，该第二沟槽触件在第一金属层中在第二方向上延伸并且将第二沟槽电容器轨耦合到第二电源轨。

5、在另一示例性方面，公开了一种制造集成电路(ic)的方法。该方法包括：形成第一单元电路，该第一单元电路包括设置在第一金属层中的第一沟槽触件，该第一沟槽触件沿第一方向上的第一纵向轴线延伸；以及形成第二单元电路，该第二单元电路包括设置在第一金属层中的第二沟槽触件，该第二沟槽触件沿第一方向上的第二纵向轴线延伸。该方法还包括：在第一沟槽触件的第一端部与第二沟槽触件的第二端部之间的隔离区中形成单元隔离沟槽；以及形成在第二方向上与第一金属层相邻的第二金属层，该第二金属层的第一厚度在第二方向上延伸。该方法还包括：在第一金属层与第二金属层之间形成过孔层，该过孔层的第二厚度在第二方向上延伸；以及在单元隔离沟槽中形成沟槽电源轨，该沟槽电源轨沿第三方向上的第三纵向轴线延伸，该沟槽电源轨的厚度包括第二金属层的第一厚度、过孔层的第二厚度和第一金属层中的第三厚度。

技术特征：

1.一种集成电路(ic)，包括：

2.根据权利要求1所述的ic，其中：

3.根据权利要求2所述的ic，其中：

4.根据权利要求3所述的ic，其中所述沟槽电源轨在所述第二金属层中在所述第一方向上包括所述第二宽度。

5.根据权利要求3所述的ic，其中所述沟槽电源轨与所述第一沟槽触件直接接触并且由电介质层与所述第二沟槽触件分离。

6.根据权利要求3所述的ic，其中所述沟槽电源轨与所述第一沟槽触件和所述第二沟槽触件直接接触。

7.根据权利要求3所述的ic，其中所述沟槽电源轨由电介质层与所述第一沟槽触件分离，并且由所述电介质层与所述第二沟槽触件分离。

8.根据权利要求1所述的ic，其中所述沟槽电源轨包括单片金属层。

9.根据权利要求1所述的ic，其中：

10.一种集成电路(ic)，包括：

11.根据权利要求10所述的ic，所述去耦电容器还包括：

12.根据权利要求10所述的ic，其中所述去耦电容器设置在所述第一电源轨与所述第二电源轨之间。

13.一种制造集成电路(ic)的方法，所述方法包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其中形成所述第一单元电路和所述第二单元电路还包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其中形成所述沟槽电源轨还包括：

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其中从所述第一沟槽触件的所暴露的第一表面和所述第二沟槽触件的所暴露的第二表面选择性地移除所述电介质层还包括：从所述第一沟槽触件的所暴露的第一表面移除所述电介质层，但不从所述第二沟槽触件的所暴露的第二表面移除所述电介质层。

18.根据权利要求16所述的方法，其中从所述第一沟槽触件的所暴露的第一表面和所述第二沟槽触件的所暴露的第二表面选择性地移除所述电介质层还包括：从所述第一沟槽触件的所暴露的第一表面移除wo 2023/146696a1

19.根据权利要求16所述的方法，其中从所述第一沟槽触件的所暴露的第一表面和所述第二沟槽触件的所暴露的第二表面选择性地移除所述电介质层还包括：不从所述第一沟槽触件的所暴露的第一表面移除所述电介质层，并且不从所述第二沟槽触件的所暴露的第二表面移除所述电介质层。

技术总结一种集成电路包括沟槽电源轨，该沟槽电源轨用以减小电源轨中的电阻，或者避免金属导线的大小随着技术节点的大小减小而减小所引起的电源轨电阻增大。该沟槽电源轨形成在单元电路之间的隔离区中。该隔离区中的单元隔离沟槽提供额外体积，在该体积中设置用于形成该沟槽电源轨的额外金属材料以增大其横截面积。该沟槽电源轨延伸穿过过孔层到达金属层，包括信号互连件。该沟槽电源轨在宽度方向上延伸出该过孔层中的该单元隔离沟槽，以在没有垂直互连通路(过孔)的情况下耦合到相邻单元电路的沟槽触件。高K电介质层可选择性地将该沟槽电源轨与该单元电路隔离。技术研发人员：M·巴达洛格鲁,王忠泽受保护的技术使用者：高通股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20