集成电路器件和电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种集成电路器件和电子设备。


背景技术：

2.数字集成电路通常是基于标准单元进行设计的，其中，标准单元内部的信号接线通过第一层金属线和第二层金属线来完成，而标准单元之间的信号接线则需要通过更高层的金属线来完成，因此，需要使用较多的金属层数来进行信号布线，从而导致信号布线资源使用较多。


技术实现要素：

3.基于上述研究，本实用新型提供一种集成电路器件和电子设备，以改善上述问题。
4.本实用新型的实施例是这样实现的：
5.第一方面，本实用新型提供一种集成电路器件，包括：
6.在半导体衬底上沿第一方向形成的至少一条单元轨道以及设置在各所述单元轨道内的多个标准单元；
7.在所述半导体衬底上形成的多个布线单元；
8.各所述布线单元设置于同单元轨道的相邻的两个所述标准单元之间，相邻的两个所述标准单元之间通过所述布线单元连接。
9.在可选的实施方式中，所述布线单元包括第一区域，所述第一区域设置有至少一条第一金属线；
10.所述标准单元包括连接接点以及第二金属线；
11.所述标准单元的第二金属线的一端与所述连接接点连接，另一端与所述第一金属线连接；
12.相邻的两个所述标准单元的第二金属线连接同一条第一金属线。
13.在可选的实施方式中，所述布线单元还包括第二区域，所述第二区域与所述第一区域邻接；
14.所述集成电路器件还包括形成在半导体衬底上的至少一条布线轨道；
15.当相邻的两个所述标准单元的连接接点位于同一条布线轨道时，相邻的两个所述标准单元的第二金属线通过所述第二区域连接。
16.在可选的实施方式中，各所述第一金属线沿与所述第一方向垂直的第二方向设置，所述第二金属线沿所述第一方向设置。
17.在可选的实施方式中，所述第一金属线的长度小于所述单元轨道的长度。
18.在可选的实施方式中，所述布线单元包括至少一条第三金属线；每一个所述布线单元中的所述第三金属线相互平行，且沿与所述第一方向垂直的第二方向延伸；
19.各所述第三金属线的长度大于所述单元轨道的长度，各所述第三金属线用于连接不同单元轨道的相邻的所述标准单元。
20.在可选的实施方式中，所述布线单元还包括电源金属线，所述电源金属线用于连通电源与所述标准单元。
21.在可选的实施方式中，所述电源金属线包括第一电源金属线以及第二电源金属线；
22.所述第一电源金属线设置于所述布线单元的一端，所述第二电源金属线设置于所述布线单元的另一端；
23.所述第一电源金属线与所述第二电源金属线平行，且沿所述第一方向延伸。
24.在可选的实施方式中，所述第一电源金属线和所述第二电源金属线设置有开口，使得所述布线单元中的第三金属线可穿过所述开口延伸至不同的单元轨道。
25.第二方面，本实用新型提供一种电子设备，包括前述实施方式任一项所述的集成电路器件。
26.本实用新型实施例提供的集成电路器件和电子设备，包括在半导体衬底上沿第一方向形成的至少一条单元轨道以及设置在各单元轨道内的多个标准单元、在半导体衬底上形成的多个布线单元，其中，各布线单元设置于同单元轨道的相邻的两个标准单元之间，相邻的两个标准单元之间通过布线单元连接，如此，无需使用高层金属线，也可实现标准单元之间的信号接线，降低了金属线的使用层数。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
28.图1为现有技术中标准单元的接线示意图。
29.图2为本实用新型实施例所提供的集成电路器件的一种结构示意图。
30.图3为本实用新型实施例所提供的标准单元的一种布局示意图。
31.图4为本实用新型实施例所提供的标准单元的另一种布局示意图。
32.图5为本实用新型实施例所提供的标准单元的接线示意图之一。
33.图6为本实用新型实施例所提供的标准单元的接线示意图之二。
34.图7为本实用新型实施例所提供的布线单元的结构示意图之一。
35.图8为本实用新型实施例所提供的标准单元的接线示意图之三。
36.图9为本实用新型实施例所提供的布线单元的结构示意图之二。
37.图10为本实用新型实施例所提供的标准单元的接线示意图之四。
38.图11为本实用新型实施例所提供的布线单元的结构示意图之三。
39.图12为本实用新型实施例所提供的布线单元的结构示意图之四。
40.图标:10
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半导体衬底；20
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单元轨道；30
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标准单元；31
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连接接点；32
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第二金属线；40
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布线单元；41
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第一区域；42
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第一金属线；43
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第二区域；44
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第三金属线；45
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第一电源金属线；46
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第二电源金属线。
具体实施方式
41.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
44.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
46.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
47.数字集成电路通常是利用已设计好的标准单元进行电路设计，然后再利用标准单元的版图进行自动布局布线，生成电路制造所需要的版图。一般来说，数字集成电路中的底层金属线主要用于标准单元内的接线，低层金属(inter metal)线主要用于区域性的标准单元间接线，较高层金属线主要用于跨区块的信号接线，高层金属(top metal)线可作为电源与芯片信号的对外接线出入口。
48.如图1所示，标准单元会使用第一层金属线(m1)至第二层金属线(m2，图中的灰色线条)来完成内部接线，而由于低层金属线的资源大多已被标准单元内部使用，因此，标准单元之间的信号接线必须使用更高层的金属线如第三层金属线(m3，图中的白色线条)和第四层金属线(m4，图中的黑色线条)来完成。也就是说，数字集成电路往往会使用到较多的金属层数进行信号布线，从而导致信号布线资源使用较多，成本较高。并且在数字集成电路研发的过程中，为了增进效率，通过不会让晶圆做到高层金属，而是在间层金属就会做测试及错误分析，因此，数字集成电路的信号布线资源于研发测试时会被大幅压缩，如不压缩，则会牺牲开发时间，两者会形成拉锯。
49.基于上述研究，本实施例提供一种集成电路器件和电子设备，通过在同单元轨道
的相邻的两个标准单元之间设置布线单元，使得相邻的两个标准单元之间通过布线单元实现信号连接，进而将原先的自动布线用于连接两标准单元间信号的较高层金属线改变为布线单元内的低层金属线，无需使用高层金属线，降低了使用的金属层数，有效避免了信号布线资源与开发时间的拉锯问题。
50.请参阅图2，本实施例提供的集成电路器件，包括在半导体衬底10上沿第一方向形成的至少一条单元轨道20以及设置在各单元轨道20内的多个标准单元30。
51.在半导体衬底10上形成的多个布线单元40。
52.各布线单元40设置于同单元轨道20的相邻的两个标准单元30之间，相邻的两个标准单元30之间通过布线单元40连接。
53.其中，单元轨道20表征标准单元30的布局轨道，每个标准单元30可以根据单元轨道20界定的区域设置在半导体衬底10上。可选的，在本实施例中，半导体衬底10上的每条单元轨道20沿第一方向(图2中箭头所指的方向)设置且互相平行，每条单元轨道20包括多个依次排列的容置区域，每个标准单元30可以设置在单元轨道20的容置区域中，进而设置在半导体衬底10上。
54.可选的，每条单元轨道20所包括的容置区域的面积可根据标准单元30的长和宽进行设计，本实施例不做具体限制。
55.为了便于标准单元30的接线，在本实施例中，在自动布局布线阶段，针对每个标准单元30，可以先查找与该标准单元30关联的标准单元30，然后将关联的标准单元30设置在该标准单元30所处单元轨道20的邻近位置。例如，如图3所示，标准单元a和标准单元b互相关联，则标准单元a和标准单元b可以设置在同一单元轨道20的相邻位置。又例如，如图4所示，标准单元a、标准单元b、标准单元c以及标准单元d相互关联，其中，标准单元a可以与标准单元b设置在同一轨道的相邻位置，标准单元c和标准单元d可以设置在与标准单元a所处单元轨道的相邻的单元轨道中，且标准单元c与标准单元a或标准单元b在第二方向(与第一方向垂直的方向)上相邻，标准单元d与标准单元a或标准单元b在第二方向上相邻。
56.需要说明的是，相互关联的标准单元30指的是有具有相同连接节点的标准单元30。在一种具体地实施方式中，可以先查找电路信号传递的路径，而路径是电路中的节点，因此，在查找到路径后，则可以知道该路径所对应的标准单元30，而同一条路径对应的标准单元30则相互关联。在查找到相互关联的标准单元30后，在标准单元布局的过程中，则可以将相互关联的标准单元30设置同一单元轨道20的邻近位置，然后在标准单元30之间放置布线单元40。
57.在本实施例中，各布线单元40设置在同单元轨道20的相邻的两个标准单元30之间，各布线单元40在单元轨道20内的宽度以及高度根据标准单元30的高度以及接线需求而设置，本实施例不做具体限制。
58.本实施例所提供的布线单元40的内部空间用于标准单元30之间的接线，因此，通过布线单元40可使用不超出原生标准单元30内的金属层数完成接线，且接线长度较短，如图5所示，只需使用第一层至第二层(m1到m2)的金属线即可完成标准单元30之间的接线，图5中的黑色线条为m1层的金属线，白色线条为m2层的金属线。
59.本实施例所提供的集成电路器件，通过在标准单元之间设置布线单元，利用布线单元的空间实现标准单元之间的接线，如此，无需使用高层金属线也可实现标准单元之间
的接线，降低了使用的金属层数，也可减小接线距离，有效避免了信号布线资源与开发时间的拉锯问题，特别适合用于结构较为固定且常用于芯片工艺开发的数字电路如环形震荡器(ring oscillator)或是可测性设计的扫描链(dft scan chain)。
60.为了实现同单元轨道20的相邻的标准单元30之间的接线，在本实施例中，如图6所示，布线单元40包括第一区域41，第一区域41设置有至少一条第一金属线42，标准单元30包括连接接点31以及第二金属线32。
61.标准单元30的第二金属线32的一端与连接接点31连接，另一端与第一金属线42连接。
62.相邻的两个标准单元30的第二金属线32连接同一条第一金属线42。
63.其中，布线单元40中的第一金属线42属于第一层金属线(m1)，标准单元30的第二金属线32属于第二层金属线(m2)，在通过布线单元40连接相邻的两个标准单元30时，可通过第一金属线42连接两个标准单元30的连接接点31，具体地，可先将其中一个标准单元30的第二金属线32的一端与该标准单元30的连接接点31连接，将其中一个标准单元30的第二金属线32的另一端与任意一条第一金属线42连接，然后将另一个标准单元30的第二金属线32的一端与该标准单元30的连接接点31连接，将另一个标准单元30的第二金属线32的另一端与其中一个标准单元30的第二金属线32所连接的第一金属线42进行连接，如此，便可实现相邻的两个标准单元30的接线，且金属线的使用层数只有两层，未超过标准单元30内的金属层数。
64.可选的，为了提高布线资源的利用率，在本实施例中，各第一金属线42沿与第一方向垂直的第二方向设置，第二金属线32沿第一方向设置。
65.在标准单元30的设计中，除了容置标准单元30的单元轨道20外，也有金属线的布线轨道，因此，在本实施例中，集成电路器件还包括形成在半导体衬底10上的至少一条布线轨道。而在利用布线单元40连接相邻的两个标准单元30时则存在两种情形，一是两个标准单元30的接线接点位于同一条布线轨道，二是两个标准单元30的接线接点位于不同的布线轨道，为了便于标准单元30的接线，简化连接方式，减少成本，在本实施例中，如图7所示，布线单元40还包括第二区域43，第二区域43与第一区域41邻接。
66.当相邻的两个标准单元30的连接接点31位于同一条布线轨道时，相邻的两个标准单元30的第二金属线32通过第二区域43连接。
67.其中，第二区域43未设置有任何金属线，第二区域43与第一区域41邻接，第二区域43可以设置在第一区域41的上方，也可以设置在第一区域41的下方，具体视情况而定。当相邻的两个标准单元30的连接接点31位于同一条布线轨道时，相邻的两个标准单元30的第二金属线32可以直接穿过第二区域43进行连接，以此实现相邻的两个标准单元30之间的接线，而当相邻的两个标准单元30的连接接点31位于不同的布线轨道时，相邻的两个标准单元30之间则可以通过第一区域41中的第一金属线42进行连接，如图8所示。
68.本实施例所提供的布线单元40，通过设置第一区域41和第二区域43，在第一区域41中设置第一金属线42，在第二区域43中未设置任何金属线，如此，将布线单元40设置于相邻的两个标准单元30之间时，可以满足不同需求的接线方式，且方式简单，接线距离短，成本较低。
69.为了降低成本，在本实施例中，第一金属线42的长度小于单元轨道20的长度，需要
说明的是，单元轨道20的长度指的是单元轨道20在第二方向上的长度。
70.本实施例所提供的布线单元40将第一金属线42的长度设置为小于单元轨道20的长度，一方面为布线单元40留出第二区域43的空间，另一方面又能在同单元轨道20的相邻的两个标准单元30的连接接点31未位于同一布线轨道时，通过第一金属线42实现相邻的两个标准单元30的接线。
71.鉴于实际应用中，每一个标准单元30关联的标准单元30可能存在多个，且设置在不同的单元轨道20，为了满足不同单元轨道20的标准单元30之间的接线，在本实施例中，如图9所示，布线单元40包括至少一条第三金属线44，每一个布线单元40中的第三金属线44相互平行，且沿与第一方向垂直的第二方向延伸。
72.各第三金属线44的长度大于单元轨道20的长度，各第三金属线44用于连接不同单元轨道20的相邻的标准单元30。
73.其中，第三金属线44的长度大于单元轨道20的长度，因此，第三金属线44可以延伸至不同的单元轨道20，进而，可以通过第三金属线44连接不同的单元轨道20的标准单元30。
74.如图10所示，标准单元a、标准单元b、标准单元c以及标准单元d相互关联，标准单元a和标准单元b位于同一单元轨道x1，标准单元c位于与单元轨道x1相邻的单元轨道x2，标准单元d位于与单元轨道x1相邻的单元轨道x3，标准单元a和标准单元c在第二方向上相邻，标准单元b和标准单元d在第二方向上相邻，即标准单元b、标准单元c以及标准单元d设置在标准单元a所处单元轨道的邻近位置。
75.其中，第三金属线从单元轨道x1沿第二方向延伸至单元轨道x2和单元轨道x3，当标准单元a、标准单元b、标准单元c以及标准单元d进行接线时，标准单元a、标准单元b、标准单元c以及标准单元d的第二金属线则可以和同一条第三金属线进行连接，如此，通过该第三金属线即可将标准单元a、标准单元b、标准单元c以及标准单元d进行连接。
76.在一种实施方式中，本实施例所提供的布线单元40可以同时包括第一金属线42和第三金属线44，当只需要连接同单元轨道20的相邻的两个标准单元30时，则可以使用第一金属线42，将同单元轨道20的相邻的两个标准单元30进行连接，当需要连接不同单元轨道20的相邻的多个标准单元30时，则可以使用第三金属线44，将不同单元轨道20的相邻的多个标准单元30进行连接。
77.本实施例所提供的布线单元40通过设置第一金属线42以及第三金属线44，不仅可以实现同单元轨道20的标准单元30之间的接线，还可以实现跨单元轨道20的标准单元30之间的接线，满足了不同的接线需求。
78.需要说明的是，在本实施例中，第三金属线44和第一金属线42均属于第一层金属线(m1)，因此，在利用第一金属线42或者利用第三金属线44实现标准单元30之间的接线时，金属线的使用层数都只有两层，大大降低了使用的金属层数，也减小了标准单元30的接线距离，有效避免了信号布线资源与开发时间的拉锯问题。
79.为了实现标准单元30与电源之间的联系，本实施例所提供的布线单元40还包括电源金属线，该电源金属线用于连通电源与标准单元30。
80.在一种实施方式中，如图11所示，电源金属线包括第一电源金属线45以及第二电源金属线46，第一电源金属线45设置于布线单元40的一端，第二电源金属线46设置于布线单元40的另一端。
81.第一电源金属线45与第二电源金属线46平行，且沿第一方向延伸。
82.其中，如图11所示，第一电源金属线45和第二电源金属线46相互平行，分别设置于布线单元40的两端，第一电源金属线45和第二电源金属线46之间设置金属线(第一金属线42和第三金属线44)，当标准单元30需要连接电源时，则可以与第一电源金属线45和/或第二电源金属线46进行连接，通过第一电源金属线45和/或第二电源金属线46连接到电源。
83.可选的，在本实施例中，第一电源金属线45可以是vdd电源金属线，第二电源金属线46可以是vss电源金属线，或者，第一电源金属线45可以是vss电源金属线，第二电源金属线46可以是vdd电源金属线。
84.为了在保持布线单元40内的电源金属线存在的情况下，便于不同单元轨道20的标准单元30之间的接线，在本实施例中，请结合参阅图12，第一电源金属线45和第二电源金属线46设置有开口，使得布线单元40中的第三金属线44可穿过开口延伸至不同的单元轨道20。
85.其中，在设置第三金属线44时，可以将第一电源金属线45和第二电源金属线46的中间部分截断，形成开口，如此，在布线单元40中设置第三金属线44时，第三金属线44便可以穿过开口延伸到不同的单元轨道20，实现不同单元轨道20的标准单元30之间的接线。
86.本实施例所提供的布线单元40，通过将第一电源金属线45和第二电源金属线46的中间部分截断，形成开口，如此，在保持布线单元40内的电源金属线存在的情况下，布线单元40的第三金属线44也可穿过开口延伸至不同的单元轨道20，实现不同单元轨道20的标准单元30之间的接线。
87.本实施例所提供的集成电路器件，通过在标准单元30之间设置布线单元40，利用布线单元40的空间实现标准单元30之间的接线，无需使用高层金属线也可实现标准单元30之间的接线，降低了使用的金属层数，也可减小接线距离。
88.在上述基础上，本实施例还提供一种电子设备，包括前述实施方式任一项所述的集成电路器件。
89.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的电子设备所包括的集成电路器件的结构，可以参考前述对应的过程，在此不再过多赘述。
90.综上，本实施例提供的集成电路器件和电子设备，包括在半导体衬底上沿第一方向形成的至少一条单元轨道以及设置在各单元轨道内的多个标准单元、在半导体衬底上沿与第一方向垂直的第二方向设置的多个布线单元，其中，各布线单元设置于同单元轨道的相邻的两个标准单元之间，相邻的两个标准单元之间通过布线单元连接，如此，无需使用高层金属线，也可实现标准单元之间的信号接线，降低了金属线的使用层数，降低了制作成本，避免了信号布线资源与开发时间的拉锯问题。
91.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。