[发明专利]采用高纵横比电压轨以减小电阻的标准单元电路

说明书

公开了采用高纵横比电压轨以减小电阻的标准单元电路。在一个方面，提供了一种标准单元电路，其采用被配置为接收第一供应电压的第一高纵横比电压轨。第二高纵横比电压轨被采用，其基本上平行于第一高纵横比电压轨被设置。第一和第二高纵横比电压轨之间的电压差用于为标准单元电路中的电路器件供电。第一和第二高纵横比电压轨每个具有大于1.0的高宽比。每个相应的第一和第二高纵横比电压轨的高度大于每个相应的宽度。采用第一和第二高纵横比电压轨允许每个电压轨具有限制电阻和对应IR下降的横截面积。

优先权申请

本申请要求2016年7月27日提交的题为“STANDARD CELL CIRCUITS EMPLOYINGHIGH ASPECT RATIO VOLTAGE RAILS FOR REDUCED RESISTANCE”的美国临时专利申请序列号No.62/367,230的优先权，其内容以其整体通过引用并入本文。

本申请还要求2017年6月27日提交的题为“STANDARD CELL CIRCUITS EMPLOYINGHIGH ASPECT RATIO VOLTAGE RAILS FOR REDUCED RESISTANCE”的美国专利申请序列号No.15/634,039的优先权，其内容以其整体通过引用并入本文。

技术领域

本公开的技术一般地涉及标准单元电路，并且特别地涉及缩小标准单元电路中采用的电压轨来减小标准单元电路尺寸，以增大密度。

背景技术

基于处理器的计算机系统可以包括巨大阵列的集成电路(IC)。每个IC具有由多个IC器件组成的复杂布局设计。标准单元电路经常用来帮助使IC的设计较不复杂和更加可管理。特别地，标准单元电路为设计者提供与通常使用的IC器件相对应的预先设计的单元，这些预先设计的单元符合所选择的技术的特定设计规则。作为非限制性的示例，标准单元电路可以包括门、反相器、复用器和加法器。使用标准单元电路使得设计者能够创建具有一致布局设计的IC，由此与定制设计每个电路相比，而跨多个IC创建更均匀和较不复杂的布局设计。

常规的标准单元电路采用电压轨，电压轨被配置为接收供应电压，诸如VDD和VSS供应电压，它们用于为标准单元电路中的对应电路器件供电。例如，电压轨可以被配置为接收VDD和VSS供应电压，其中电压轨耦合到常规标准单元电路内的晶体管的漏极区域和源极区域，使得晶体管接收对应的供应电压。常规标准单元电路中采用的电压轨可以被确定尺寸以具有使电压轨的电阻最小化的宽度。例如，由具有所定义的电阻率的导电材料形成的电压轨具有与电压轨的横截面积成反比的电阻。以这种方式，具有较大宽度并且因此具有较大横截面积的电压轨具有较小的电阻。较低的电阻对应于每个电压轨的较低的电流-电阻(IR)下降(即，电压降)。以这种方式，更高百分比的电压被提供给每个电路器件，使得标准单元电路的性能提高，其中性能与IR下降相反地相关。

标准单元电路中的信号线和/或电压轨的宽度被缩小，以减小标准单元电路的尺寸。然而，因为信号线和电压轨由金属(即，导电材料)形成，所以这种信号线和电压轨的宽度的减小导致横截面积的减小，这引起电阻的增大。例如，由金属(诸如铜(Cu))形成的信号线和/或电压轨随着宽度(并且因此横截面积)的减小，而经历电阻的增大。另外，由铜(Cu)形成的信号线和/或电压轨要求铜(Cu)阻挡物和衬里的层。这样的阻挡物和衬里层限制了可用于实际铜(Cu)信号线和/或电压轨的横截面积，因此减小了可用于电流流动的面积并且引起甚至更高的电阻。替换地，可以采用可能不需要阻挡物和/或衬里层的金属(诸如铝(Al)、钴(Co)或钌(Ru))来代替铜(Cu)，其中阻挡物和/或衬里层的不存在提供了可用于信号线和/或电压轨的更多横截面积，因此限制了可归因于导电材料的横截面积减小的电阻增大。然而，在常规的电压轨宽度下，这样的金属与铜(Cu)相比具有更高的电阻率并且因此具有更高的电阻，导致与铜(Cu)相比更高的IR下降。电压轨中的较高IR下降可能将电压轨递送的电压减小到低于电路激活电压电平(例如，阈值电压)的电压电平，这可能意外地阻止电路元件的激活，因此使标准单元电路产生错误的输出。