集成电路、其电源门控单元及其制造方法与流程

1.本发明的实施例涉及集成电路、其电源门控单元及其制造方法。


背景技术：

2.半导体集成电路(ic)行业经历了快速增长。ic材料和设计方面的技术进步已产生了几代ic，其中每一代都比前一代具有更小、更复杂的电路。然而，这些优势增加了加工和制造ic的复杂性，为实现这些进步，在ic工艺和制造方面需要进行相似的发展。在ic发展的主流过程中，功能密度(即，每个芯片面积互连器件的数量)已普遍增加，而几何尺寸(即，可使用制造工艺创建的最小元件)则已减小。但这种主流发展需要通过在设施建立上进行巨额投资来遵循摩尔法则。因此，一直需要开发具有更小芯片面积、更低成本和更好功率转换效率的ic。


技术实现要素：

3.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种集成电路上的电源门控单元，包括：中心区域；周边区域，围绕中心区域；第一有源区域，位于中心区域内，第一有源区域在第一方向上具有第一宽度，第一宽度与在垂直于第一方向的第二方向上延伸的至少四个鳍结构对应；以及多个第二有源区域，位于周边区域内，每个第二有源区域在第一方向上具有第二宽度，第二宽度与在第二方向上延伸的至少一个且不超过三个的鳍结构对应。
4.根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种集成电路，包括：标准逻辑单元，配置为执行功能；电源门控单元，耦合至标准逻辑单元，电源门控单元配置为响应于控制信号而断开到标准逻辑单元的电源，电源门控单元具有中心区域和围绕中心区域的周边区域；并且其中，电源门控单元还包括：第一有源区域，位于中心区域内，第一有源区域在第一方向上具有第一宽度，第一宽度与在垂直于第一方向的第二方向上延伸的至少四个鳍结构对应；以及多个第二有源区域，位于周边区域内，每个第二有源区域在第一方向上具有第二宽度，第二宽度与在第二方向上延伸的至少一个且不超过三个的鳍结构对应。
5.根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种制造集成电路上的电源门控单元的方法，包括：提供衬底，其中，在衬底上具有第一有源区域和多个第二有源区域，第一有源区域位于电源门控单元的中心区域内，并且在第一方向上具有第一宽度，第多个第二有源区域位于电源门控单元的围绕中心区域的周边区域内，每个第二有源区域在第一方向上具有第二宽度，第二宽度与在第二方向上延伸的至少一个且不超过三个的鳍结构对应；在第一有源区域和多个第二有源区域上方形成鳍结构；一宽度与在垂直于第一方向的第二方向上延伸的至少四个鳍结构对应，掺杂鳍结构的源极区域和漏极区域；以及在第一有源区域和多个第二有源区域内的鳍结构的上方形成栅极结构。
附图说明
6.当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各方面。应该注意，
根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
7.图1是示出根据一些实施例的并入头部单元和/或脚部单元(统称为“电源门控单元”)的集成电路(ic)布局的框图。
8.图2a是示出根据一些实施例的电源门控单元的图。
9.图2b是示出要与图2a的电源门控单元进行比较的第一基准电源门控单元的图。
10.图2c是示出要与图2a的电源门控单元进行比较的第二基准电源门控单元的图。
11.图3是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
12.图4是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
13.图5是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
14.图6是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
15.图7是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
16.图8是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
17.图9是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
18.图10是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
19.图11是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
20.图12是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
21.图13是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
22.图14是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
23.图15是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
24.图16是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
25.图17是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
26.图18是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
27.图19是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
28.图20是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。
29.图21是示出根据一些实施例的产生电源门控单元布局的方法的流程图。
30.图22是根据一些实施例的用于实施图21所述方法的系统的框图。
31.图23是示出根据一些实施例的制造电源门控单元的方法的流程图。
32.图24是根据一些实施例的ic制造系统的框图。
具体实施方式
33.以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
34.而且，为了便于描述，在此可以使用诸如“在
…
之下”、“在
…
下方”、“下部”、“在
…
之上”、“上部”等空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。器件可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。
35.在当今的基于标准逻辑单元的专用集成电路(asic)设计中，以更高级别的硬件描述语言(例如vhdl或verilog)对芯片的逻辑功能进行建模和仿真。然后在硅编译器(例如，synopsis)中对其进行合成，以使用来自目标标准单元库的标准逻辑单元生成网表。网表将用于后端物理设计阶段，以执行标准逻辑单元的“布置和布线”，生成用于制造的asic的完整电路布局。
36.芯片上的头部开关和脚部开关(统称为“电源门控单元”)用于在待机模式或睡眠模式下切断到某些标准逻辑单元的电源，以节省芯片的功耗。头部开关和脚部开关通常为低泄漏的金属氧化物硅(mos)晶体管。在一些实施例中，头部开关和脚部开关为鳍式场效应晶体管(finfet)。头部开关和脚部开关通常分别放置在标准逻辑单元旁边的头部单元和脚部单元中。但在已建立的架构下，头部单元和脚部单元的布局要求大的芯片面积、高的成本和相对高的功耗。
37.根据本发明的一些实施例，电源门控单元包括：位于电源门控单元的中央区域内的宽有源区域和位于围绕中心区域的周边区域内的多个普通有源区域。普通有源区域是具有一个、两个或三个鳍结构的有源区域，而宽有源区域是具有三个以上鳍结构的有源区域。由于宽有源区域具有更好的芯片面积利用率，因此在相同的有源区域内，电源门控单元相比于传统的单元布局能产生更小的芯片面积。从另一个角度看，与具有相同尺寸的传统单元相比，电源门控单元可具有更大的有源区域。结果，宽有源区域的较大的有源区域面积导致电源门控单元的较小的ir降。总之，在中心区域具有宽有源区域的电源门控单元可实现更小的芯片面积和更好的功率转换效率。
38.图1是示出根据一些实施例的并入头部单元和/或脚部单元(统称为“电源门控单元”)的集成电路(ic)布局的框图。头部单元、脚部单元和标准逻辑单元放置在ic布局上。头部单元和脚部单元具有如参考图2a至图20(图2b和图2c除外)所描述的各种布局结构。在图1所示的实例中，ic布局100包括：多个标准逻辑单元104、在多个标准逻辑单元104的左侧的多个头部单元120h、以及在多个标准逻辑单元104的右侧的多个脚部单元120f。多个头部单元120h和多个脚部单元120f统称为电源门控单元120。多个标准逻辑单元104中的每一个(例如104
‑
1)可实施其特定功能。多个标准逻辑单元104中的每一个(例如104
‑
1)都连接到至少一个头部单元102h(例如102h
‑
1)和至少一个脚部单元102f(例如102f
‑
1)，其被控制以在待机模式或睡眠模式下切断到受控标准逻辑单元(例如104
‑
1)的电源。在一个实例中，每个头部单元102h包括至少一个低泄漏pmos晶体管，而每个脚部单元102f包括至少一个低泄漏nmos晶体管。
39.图2a是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。图2b是示出要与图2a的电源门控单元102进行比较的第一基准电源门控单元292的图。图2c是示出要与图2a的电源门控单元102进行比较的第二基准电源门控单元292的图。如图2a所示，电源门控单元102可为头部单元102h或脚部单元102f，如图1所示。
40.位于衬底190上的电源门控单元102具有边界218。有多个有源区域202位于边界
218内。鳍结构204设置在有源区域202上。鳍结构204在x方向上延伸。鳍结构204可根据需要作为晶体管的栅极、源极或漏极。栅极条(即，多晶硅条)208设置在鳍结构204或有源区域202上。栅极条208在垂直于x方向的y方向上延伸。栅极条208下方的鳍结构204可根据需要作为晶体管的栅极。
41.一般而言，有源区域202有两类：宽有源区域202w和普通有源区域202n。普通有源区域202n为具有一个、两个或三个鳍结构204的有源区域202。另一方面，宽有源区域202w为具有三个以上鳍结构204的有源区域202。在图2a所示的实例中，一宽有源区域202w位于电源门控单元102的中间。更具体而言，宽有源区域202w位于边界214内的电源门控单元102的中心区域212内。所示的宽有源区域202w具有八个鳍结构204。所示的宽有源区域202w在x方向上具有x2的长度。另一方面，十个普通有源区域202n位于电源门控单元102的周边区域216内。周边区域216是在边界214外但在边界218内的区域。十个普通有源区域202n中的每一个具有两个鳍结构204。
42.由于制造工艺限制(例如，鳍结构间距)，在单位尺寸的芯片内的鳍结构204的数量存在上限。结果，存在ic布局的鳍栅格206，其反映了其中放置了最大数量的鳍结构204的情况。换句话说，鳍栅格206是参考，并且没有必要在每个鳍栅格206的位置放置真实的鳍结构204。假定鳍结构204在y方向上的宽度为w，并且两个相邻的鳍结构206之间的距离为d，鳍结构间距p等于(w d)。图2a所示的距离s1、s2和s3具有以下关系：
43.s1≠s2≠s3≠(w d)*n,
44.其中n是整数。
45.一般而言，由于制造工艺的限制，位于电源门控单元102的周边区域216内的普通有源区域202n为离网(off
‑
grid)，这意味着鳍结构204不与鳍栅格206对齐。在图2a所示的实例中，十个普通有源区域202n都为离网。
46.另一方面，宽有源区域202w在栅格上，这意味着宽有源区域202w的鳍结构204与鳍栅格206对齐。例如，宽有源区域202w的鳍结构204
‑
1与鳍栅格206
‑
1对齐。宽有源区域202w的其它鳍结构204也分别与一个鳍栅格206对齐。
47.电源门控单元102可实现更小的芯片面积和更好的功率转换效率，这通过与图2b的第一基准电源门控单元292和图2c中的第二基准电源门控单元294的比较来示出。
48.第一基准电源门控单元292具有与电源门控单元102相同的有源区域面积，但具有比电源门控单元102更大的芯片面积。与电源门控单元102不同，边界214'内的第一基准电源门控单元292的中心区域212'内的有源区域202都是普通有源区域202n。更具体而言，两个普通有源区域202n都具有两个鳍结构204。由于普通有源区域202n之间具有间隙，所以普通有源区域202n的长度x1长于图2a中的宽有源区域202w的长度x2，以具有相同的有源区域面积。结果，第一基准电源门控单元292的总单元面积大于电源门控单元102的总单元面积。从而，在相同的有源区域下，电源门控单元102可产生比传统单元布局小的芯片面积。
49.从另一个角度来看，第二基准电源门控单元294具有与电源门控单元102相同的整个单元面积，但具有比电源门控单元102小的有源区域面积。不同于电源门控单元102，边界214”内的第二基准电源门控单元294的中心区域212”内的有源区域202都是普通有源区域202n。更具体而言，两个普通有源区域202n都具有两个鳍结构204。由于普通有源区域202n之间具有间隙，因此当普通有源区域202n的长度x1与宽有源区域202w的长度x2相同时，第
二基准电源门控单元294的有源区域面积小于图2a中的宽有源区域202w的有源区域面积。结果，宽有源区域202w的较大的有源区域面积导致电源门控单元102的ir降较小。
50.总之，具有宽有源区域202w的电源门控单元102可实现更小的芯片面积和更高的功率转换效率。
51.图3是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图3所示的实例中，宽有源区域202w具有四个鳍结构204，并且四个普通有源区域202n中的每一个具有一个鳍结构。电源门控单元102的顶部和底部的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h0为单鳍有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102的高度为2h0(沿y方向)。距离h0、a0、b0、c0具有以下关系：
52.h0≠a0≠b0≠c0≠p≠w,
53.其中，p为鳍结构间距，w为鳍结构204的宽度。
54.图4是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图4所示的实例中，宽有源区域202w具有四个鳍结构204，六个普通有源区域202n中的每一个具有一个鳍结构。电源门控单元102的右侧的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h0为单鳍有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102的高度为2h0(沿y方向)。距离h0、a0、b0、c0具有以下关系：
55.h0≠a0≠b0≠c0≠p≠w,
56.其中，p为鳍结构间距，w为鳍结构204的宽度。
57.图5是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图5所示的实例中，宽有源区域202w具有六个鳍结构204，并且四个普通有源区域202n中的每一个具有一个鳍结构。电源门控单元102的顶部和底部的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h0为单鳍有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102的高度为2h0(沿y方向)。距离h0、a0、b0、c0具有以下关系：
58.h0≠a0≠b0≠c0≠p≠w,
59.其中，p为鳍结构间距，w为鳍结构204的宽度。
60.图6是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图6所示的实例中，宽有源区域202w具有六个鳍结构204，并且六个普通有源区域202n中的每一个具有一个鳍结构。电源门控单元102的右侧的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h0为单鳍有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102的高度为2h0(沿y方向)。距离h0、a0、b0、c0具有以下关系：
61.h0≠a0≠b0≠c0≠p≠w,
62.其中，p为鳍结构间距，w为鳍结构204的宽度。
63.图7是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图7所示的实例中，宽有源区域202w具有八个鳍结构204，并且四个普通有源区域202n中的每一个具有两个鳍结构。电源门控单元102的顶部和底部的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h1为两鳍有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102具有2h1的高度(沿y方向)。距离h1、a1、b1、c1具有以下关系：
64.h1≠a1≠b1≠c1≠p,
65.其中p是鳍结构间距。
66.图8是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图8所示的实例中，宽有源
区域202w具有八个鳍结构204，六个普通有源区域202n中的每一个具有两个鳍结构。电源门控单元102的右侧的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h1为两鳍有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102具有2h1的高度(沿y方向)。距离h1、a1、b1、c1具有以下关系：
67.h1≠a1≠b1≠c1≠p,
68.其中p是鳍结构间距。
69.图9是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图9所示的实例中，宽有源区域202w具有十六个鳍结构204，并且六个普通有源区域202n中的每一个具有两个鳍结构。电源门控单元102的顶部和底部的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h1为两鳍有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102具有3h1的高度(沿y方向)。距离h1、a1、b1、c1具有以下关系：
70.h1≠a1≠b1≠c1≠p,
71.其中p是鳍结构间距。
72.图10是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图10所示的实例中，宽有源区域202w具有十六个鳍结构204，并且八个普通有源区域202n中的每一个具有两个鳍结构。电源门控单元102的右侧的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h1为两鳍有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102具有3h1的高度(沿y方向)。距离h1、a1、b1、c1具有以下关系：
73.h1≠a1≠b1≠c1≠p,
74.其中p是鳍结构间距。
75.图11是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图11所示的实例中，宽有源区域202w具有二十四个鳍结构204，并且八个普通有源区域202n中的每一个具有两个鳍结构。电源门控单元102的顶部和底部的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h1为两鳍有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102具有4h1的高度(沿y方向)。距离h1、a1、b1、c1具有以下关系：
76.h1≠a1≠b1≠c1≠p,
77.其中p是鳍结构间距。
78.图12是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图12所示的实例中，宽有源区域202w具有二十四个鳍结构204，并且十个普通有源区域202n中的每一个具有两个鳍结构。电源门控单元102的右侧的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h1为两鳍有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102具有4h1的高度(沿y方向)。距离h1、a1、b1、c1具有以下关系：
79.h1≠a1≠b1≠c1≠p,
80.其中p是鳍结构间距。
81.图13是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图13所示的实例中，宽有源区域202w具有八个鳍结构204，并且四个普通有源区域202n中的每一个具有三个鳍结构。电源门控单元102的顶部和底部的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h2为三鳍式有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102具有2h2的高度(在y方向上)。距离h2、a2、b2、c2具有以下关系：
82.h2≠a2≠b2≠c2≠p,
83.其中p是鳍结构间距。
84.图14是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图14所示的实例中，宽有源区域202w具有八个鳍结构204，六个普通有源区域202n中的每一个具有三个鳍结构。电源门控单元102的右侧的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h2为三鳍式有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102具有2h2的高度(在y方向上)。距离h2、a2、b2、c2具有以下关系：
85.h2≠a2≠b2≠c2≠p,
86.其中p是鳍结构间距。
87.图15是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图15所示的实例中，宽有源区域202w具有十六个鳍结构204，并且六个普通有源区域202n中的每一个具有三个鳍结构。电源门控单元102的顶部和底部的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h2为三鳍式有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102具有3h2的高度(沿y方向)。距离h2、a2、b2、c2具有以下关系：
88.h2≠a2≠b2≠c2≠p,
89.其中p是鳍结构间距。
90.图16是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图16所示的实例中，宽有源区域202w具有十六个鳍结构204，并且八个普通有源区域202n中的每一个具有三个鳍结构。电源门控单元102的右侧的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h2为三鳍式有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102具有3h2的高度(沿y方向)。距离h2、a2、b2、c2具有以下关系：
91.h2≠a2≠b2≠c2≠p,
92.其中p是鳍结构间距。
93.图17是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图17所示的实例中，宽有源区域202w具有二十四个鳍结构204，并且八个普通有源区域202n中的每一个具有三个鳍结构。电源门控单元102的顶部和底部的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h2为三鳍式有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102具有4h 2的高度(沿y方向)。距离h2、a2、b2、c2具有以下关系：
94.h2≠a2≠b2≠c2≠p,
95.其中p是鳍结构间距。
96.图18是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图18所示的实例中，宽有源区域202w具有二十四个鳍结构204，并且十个普通有源区域202n中的每一个具有三个鳍结构。电源门控单元102的右侧的普通有源区域202n在x方向上相对较长。h2为三鳍式有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102具有4h 2的高度(沿y方向)。距离h2、a2、b2、c2具有以下关系：
97.h2≠a2≠b2≠c2≠p,
98.其中p是鳍结构间距。
99.图19是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图19所示的实例中，存在两个宽有源区域202w(其中一个具有八个鳍结构204，另一个具有四个鳍结构204)，并且四个普通有源区域202n中的每一个具有两个鳍结构。在该实例中，h3为两鳍有源区域单元的
标准单元高度(沿y方向)。单元102的高度为2h3(沿y方向)。距离h3，a3和b3具有以下关系：
100.h3≠a3≠b3≠p,
101.其中p是鳍结构间距。
102.图20是示出根据一些实施例的电源门控单元102的图。在图20所示的实例中，宽有源区域202w具有十二个鳍结构204，并且四个普通有源区域202n中的每一个具有两个鳍结构。普通有源区域202n在宽有源区域202w的x方向上不位于长边的附近。在该实例中，h3为两鳍有源区域单元的标准单元高度(沿y方向)。单元102的高度为2h3(沿y方向)。距离h3，a3和b3具有以下关系：
103.h3≠a3≠b3≠p,
104.其中p是鳍结构间距。
105.图21是示出根据一些实施例的产生电源门控单元布局的方法的流程图。图22为根据一些实施例的用于实施图21的方法的系统2200的框图。
106.参考图21，在步骤2102，生成电源门控单元的放置和间距规则。放置和间距规则是一组有关生成布局时必须遵循的间距和放置规则。例如，如图20所示，h3≠a3≠b3≠p的关系为一种放置和间距规则。在一些实施例中，每个新的布局单元(例如，如图2a所示的普通有源区域202n之一的布局)执行放置和间距规则。在步骤2104，基于放置和间距规则来定义电源门控单元的中心区域(例如，如图2a所示的中心区域212)和电源门控单元的围绕中心区域的周边区域(例如，如图2a所示的周边区域216)。具体而言，定义边界线(例如，如图2a所示的边界线214)，并且存储中心区域和周边区域的参数。在步骤2104，满足放置和间距规则。例如，中心区域顶部的周边区域不能太窄以致于不能容纳普通有源区域。在步骤2106，从布局单元库中选择第一有源区域布局。第一有源区域布局是用于宽有源区域(例如，如图2a所示的宽有源区域202w)的布局。布局单元库包括各种布局单元，例如普通有源区域的布局和宽有源区域的布局。这些布局单元用于根据需要构建布局。在步骤2108，基于放置和间距规则，将在步骤2106选择的第一有源区域布局置于在步骤2104定义的中心区域内。在步骤2110，从布局单元库中选择多个有源区域布局。第二有源区域布局是用于普通有源区域(例如，如图2a所示的普通有源区域202n)的布局。在步骤2112，基于放置和间距规则，将在步骤2110选择的第二有源区域布局置于在步骤2104定义的周边区域内。这样，生成用于电源门控单元(例如，如图2a所示的电源门控单元102)的布局。
107.参考图22，系统2200可用于实施图21的方法。系统2200包括处理器2202和用计算机程序代码2206(即，一组可执行指令)编码(即存储)的非暂时性计算机可读存储介质2204。处理器2202经由总线2208电耦合到计算机可读存储介质2204。处理器2202配置为执行计算机可读存储介质2204中编码的计算机程序代码2206，以使系统2200可用于执行图21所述的部分或全部操作。在一些实施例中，处理器2202为中央处理单元(cpu)、多处理器、分布式处理系统、专用集成电路(asic)和/或合适的处理单元。在一些实施例中，计算机可读存储介质2204为电的、磁的、光的、电磁的、红外的和/或半导体系统(或装置或器件)。例如，计算机可读存储介质2204可为半导体或固态存储器、磁带、可去除的计算机磁盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、硬磁盘和/或光盘，但也可采用其他类型的计算机可读存储介质。
108.除其他事项外，计算机可读存储介质2204存储放置和间距规则2222、布局单元库
2224、中心区域参数存储2226、周边区域参数存储2228以及电源门控单元布局2230，其为执行图21的方法所需，或在执行图21的方法期间生成。应注意的是，计算机可读存储介质2204可根据需要存储其他信息。放置和间距规则2222是关于在如上所述生成布局时必须遵循的关于间距和放置的一组规则。布局单元库2224存储用于根据需要建立布局的各种布局单元。中心区域参数存储器2226存储关于如上所述在步骤2104定义的中心区域的参数(例如，尺寸，中心区域内的宽有源区域的数量)。周边区域参数存储器2228存储关于如上所述在步骤2104定义的中心区域的参数(例如，尺寸、周边区域内的普通有源区域的数量)。电源门控单元布局2230是通过执行图21的方法而生成的布局。电源门控单元布局2230存储在计算机可读存储介质2204中。电源门控单元布局2230可稍后用于放置在标准逻辑单元的旁边，以在待机模式或休眠模式下切断到标准逻辑单元的电源，以节省芯片功耗。
109.系统2200还包括输入/输出(i/o)接口2208和网络接口2210。系统2200通过i/o接口2208耦合到外部电路。网络接口2210耦合到处理器2202。网络接口2210允许系统2200与连接有一个或多个其他计算机系统的网络2212进行通信。网络接口2210可为无线网络接口，例如蓝牙、wifi、wimax、gprs或wcdma等。或有线网络接口，例如ethernet、usb或ieee
‑
1394。
110.系统2200可进一步包括用于执行存储在存储介质2204中的工艺和/或方法的制造工具2240。例如，可在设计上执行合成，其中设计所期望的行为和/或功能通过将设计与从布局单元库2224中选择的标准单元进行匹配，来将其变换为功能上等效的逻辑门级电路描述。合成产生功能上等效的逻辑门级电路描述，例如门级网表。基于门级网表，可生成光刻掩模，该光刻掩模被制造工具2240用于制造集成电路。结合图24公开器件制造的其他实施例。图24是根据一些实施例的ic制造系统2400的框图以及与其相关联的ic制造流程。在一些实施例中，基于布局图，使用制造系统2400来制造以下两个中的至少一个：(a)一个或多个半导体掩模，或(b)半导体集成电路层中的至少一个元件。
111.图23是示出根据一些实施例的制造电源门控单元的方法的流程图。如图23所示，在步骤2302，提供衬底(例如，如图2a所示的衬底190)。在衬底上有第一有源区域和多个第二有源区域。第一有源区域位于电源门控单元的中央区域内。多个第二有源区域位于电源门控单元的围绕中心区域的周边区域内。第一有源区域在第一方向上具有第一宽度，该第一宽度与在垂直于第一方向的第二方向上延伸的至少四个鳍结构对应。每个第二有源区域在第一方向上具有第二宽度，该第二宽度对应于在第二方向上延伸的至少一个且不超过三个的鳍结构。在一些实例中，衬底可为体半导体衬底。在一些实施例中，半导体衬底为绝缘体上硅(soi)衬底。在一些实施例中，衬底可包括多个外延层(即，多层衬底)。衬底可包括诸如硅和锗的基本半导体。或者，衬底可包括化合物半导体，例如碳化硅，磷化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟、锑化铟、氧化锌、硒化锌、硫化锌、碲化锌、硒化镉、硫化镉，和/或碲化镉；合金半导体例如sige，sipc，gaasp，alinas，algaas，gainas，gainp和/或gainasp；或其组合。所述衬底可包括已被适当掺杂(例如，p型或n型导电性)的各种区域。应注意的是，其它类型的衬底结构和半导体材料也在本发明的范围之内。
112.在步骤2304，在第一有源区域和多个第二有源区域上方形成鳍结构。鳍结构(例如，如图2a所示的鳍结构204)包含任何合适的材料。在一实例中，鳍结构在第二方向(例如，如图2a所示的x方向)上延伸。在一实施例中，鳍结构为硅鳍结构。在另一实例中，鳍结构可
包括多个层，例如生长在体半导体衬底和/或体半导体衬底本身上的一个或多个外延层。可通过包括各种沉积、光刻、蚀刻、外延和/或其他合适工艺的任何合适的工艺来形成鳍结构。示例性的光刻工艺可包括：形成覆盖衬底的光刻胶层(“抗蚀剂”)；通过使用掩模将抗蚀剂曝光于图案；执行曝光后烘烤工艺；以及显影抗蚀剂以形成包括抗蚀剂的掩模元件。然后可将掩模元件用于蚀刻以形成鳍结构。蚀刻工艺可为反应离子蚀刻(rie)工艺和/或其他合适的工艺。在另一实例中，可通过双图案光刻(dpl)工艺来形成鳍结构。dpl是通过将图案分成两个交错的图案来在衬底上构建图案的方法。dpl允许增强的鳍结构密度。可使用各种dpl方法，包括两次曝光(例如，使用两个掩模组)，在部件附近形成间隔物并去除部件以提供间隔物的图案，抗蚀剂和/或其他合适的工艺。应注意的是，其他类型的鳍结构和鳍结构材料也在本发明的范围内。
113.在步骤2306，掺杂鳍结构的源极/漏极区域。在一实例中，通过执行注入工艺注入合适的掺杂剂以补充鳍结构中的掺杂剂，来掺杂鳍结构的源极/漏极区域。在另一个实例中，鳍结构的源极/漏极区域可通过在鳍结构中形成凹槽并且在该凹槽中外延生长材料来形成。应注意的是，其他类型的源极/漏极结构和形成工艺也在本发明的范围内。
114.在步骤2308，在第一有源区域和多个第二有源区域内的鳍结构上方形成栅极结构。每个栅极结构(例如，如图2a所示的栅极条208)可包括栅极介电层、栅电极层和/或其他合适的层，例如覆盖层、界面层、功函数层、扩散/承载层等。栅极结构和/或鳍结构可进行图案化，以使栅极结构包裹一部分鳍结构。在一实例中，栅极结构可接触鳍结构的至少三个表面(例如，顶面和相对的侧面)。在另一实例中，栅极结构围绕或近似围绕鳍结构，从而栅极结构接触鳍结构的第四表面(例如，底面)。该栅极介电层包含介电材料，诸如硅氧化物，硅氮化物，高k介电材料、其他合适的介电材料，和/或其组合。高k介电材料的实例包括hfo2、hfsio、hfsion、hftao、hftio、hfzro、氧化锆、氧化铝、二氧化铪
‑
氧化铝(hfo2‑
al2o3)合金、其他合适的高k介电材料，和/或其组合。栅电极包括任何合适的材料，例如多晶硅、铝、铜、钛、钽、钨、钼、氮化钽、硅化镍、硅化钴、tin、wn、tial、tialn、tacn、tac、tasin、金属合金、其他合适的材料，和/或其组合。应注意的是，其他的栅极结构和材料也在本发明的范围内。
115.在步骤2310，在第一有源区域和多个第二有源区域中的源极区域和漏极区域上方沉积接触结构。具体而言，沉积源极接触结构和漏极接触结构可包括例如，沉积阻挡层如氮化钛、氮化钽、氮化钨、钌等或其组合，然后沉积导电材料如铝、铜、钨等金属或其组合。沉积可通过例如化学气相沉积(cvd)、原子层沉积(ald)、物理气相沉积(pvd)等或其组合来进行。多余的阻挡层材料和/或导电材料可稍后通过例如化学机械抛光(cmp)来去除。在一些实施例中，源极接触结构和漏极接触结构沉积在层间介电(ild)中，例如低k介电层或极低k介电层。具体而言，通过以下来形成源极接触结构和漏极接触结构：形成层间介电(ild)，通过用掩模覆盖ild的某些部分并且同时使ild的其他部分暴露来对ild进行图案化，对ild进行蚀刻以除去ild的暴露部分而形成凹槽，并使导电材料沉积在凹槽中。应注意的是，其他类型的成形工艺和材料也在本发明的范围内。这样，在第一有源区域和多个第二有源区域内制造各个finfet。
116.在步骤2312，在第一有源区域和多个第二有源区域之间形成电互连结构。电互连结构配置为连接位于第一有源区域和多个第二有源区域内的各个finfet的各种部件或结构。在一些实施例中，电互连结构包括多层互连，该多层互连包括诸如传统的通孔或触点之
类的垂直互连以及诸如金属线之类的水平互连。这些电互连结构由各种导电材料制成，包括但不限于铜、钨和/或硅化物。在一实例中，金属镶嵌和/或双金属镶嵌工艺用于形成与铜相关的多层互连结构。这样，连接各个finfet作为头部开关或脚部开关。
117.图24是根据一些实施例的ic制造系统的框图。在图24中，ic制造系统2400包括设计室2420、掩模室2430和ic制造商/制造厂(“fab”)2450等实体，这些实体在与ic器件2460(例如以上公开的电源门控单元102)相关的设计、开发和制造周期和/或服务中互动。系统2400中的实体通过通信网络连接。在一些实施例中，通信网络是单个网络。在一些实施例中，通信网络是各种不同的网络，例如内联网和因特网。该通信网络包括有线和/或无线通信信道。每个实体与一个或多个其他实体互动，并向一个或多个其他实体提供服务和/或从一个或多个其他实体接受服务。在一些实施例中，设计室2420、掩模室2430和ic制造厂2450中的两个或更多个由单个较大的公司拥有。在一些实施例中，设计室2420、掩模室2430和ic制造厂2450中的两个或更多个在公共设施中共存并使用公共资源。
118.设计室(或设计团队)2420生成ic设计布局图2422。ic设计布局图2422包括各种几何图案或为ic器件2460(例如，包括上文讨论的、公开的电源门控单元102中的一个或多个的ic器件)设计的ic布局图。几何图案对应于构成要制造的ic器件2460的各种元件的金属、氧化物或半导体层的图案。各个层组合形成各种ic部件。例如，ic设计布局图2422的一部分包括各种ic部件，例如有源区域、栅电极、源极和漏极、层间互连的金属线或通孔、以及要在半导体衬底(例如硅晶圆)和设置在半导体衬底上的各种材料层中形成的接合焊盘的开口。设计室2420实施设计过程以形成ic设计布局图2422。设计过程包括逻辑设计、物理设计或布局和布线中的一个或多个。ic设计布局图2422呈现在具有几何图案的信息的一个或多个数据文件中。例如，ic设计布局图2422可以gdsii文件格式或dfii文件格式表达。
119.掩模室2430包括数据准备2432和掩模制造2444。掩模室2430使用ic设计布局图2422来制造一个或多个掩模2445，以用于根据ic设计布局图2422来制造ic器件2460的各个层。掩模室2430执行掩模数据准备2432，其中ic设计布局图2422被翻译成代表性数据文件(“rdf”)。掩模数据准备2432将rdf提供给掩模制造2444。掩模制造2444包括掩模写入器。掩模写入器将rdf转换为衬底上的图像，例如掩模(中间掩模)2445或半导体晶圆2453。设计布局图2422由掩模数据准备2432操纵以符合掩模写入器的特定特性，和/或ic制造厂2450的要求。在图24中，掩模数据准备2432和掩模制造2444示为单独的要素。在一些实施例中，掩模数据准备2432和掩模制造2444可统称为掩模数据准备。
120.在一些实施例中，掩模数据准备2432包括光学邻近校正(opc)，该光学邻近校正使用光刻增强技术来补偿图像误差，例如可能由于衍射、干涉、其他处理效果等引起的图像误差。opc调整ic设计布局图2422。在一些实施例中，掩模数据准备2432包括分辨率增强技术(ret)，例如离轴照明、子分辨率辅助功能、相移掩模、其他合适的技术等或其组合。在一些实施例中，还使用反光刻技术(ilt)，其将opc视为反成像问题。
121.在一些实施例中，掩模数据准备2432包括掩模规则检查器(mrc)，该掩模规则检查器使用一组掩模创建规则来检查已经在opc中进行过处理的ic设计布局图2422，该一组掩模创建规则包含某些几何和/或连接性限制，以确保足够的裕度，从而说明半导体制造工艺中的可变性等。在一些实施例中，mrc修改ic设计布局图2422以补偿掩模制造2444期间的限制，这可以取消由opc执行的修改的一部分以符合掩模创建规则。
122.在一些实施例中，掩模数据准备2432包括光刻工艺检查(lpc)，其模拟将由ic制造厂2450实施以制造ic器件2460的处理。lpc基于ic设计布局图2422来对该处理进行仿真，以产生仿真制造的器具，例如ic器件2460。lpc仿真中的处理参数可包括与ic制造周期的各种工艺相关联的参数，与用于制造ic的工具相关联的参数，和/或制造工艺的其他方面。lpc考虑了各种因素，例如航空图像对比度、焦深(“dof”)、掩模误差增强因素(“meef”)、其他合适的因素等或其组合。在一些实施例中，在通过lpc产生了仿真制造的器件之后，如果仿真的设备在形状上不够接近以满足设计规则，则重复opc和/或mrc以进一步完善ic设计布局图2422。
123.应当理解，为了清楚起见，掩模数据准备2432的上述描述已被简化。在一些实施例中，数据准备2432包括诸如逻辑操作(lop)之类的附加部件，以根据制造规则来修改ic设计布局图2422。此外，可以各种不同的顺序执行在数据准备2432期间应用于ic设计布局图2422的处理。
124.在掩模数据准备2432之后以及在掩模制造2444期间，基于修改的ic设计布局图2422来制造掩模2445或一组掩模2445。在一些实施例中，掩模制造2444包括执行一个或多个基于ic设计布局图2422的光刻曝光。在一些实施例中，电子束(e
‑
beam)或多个电子束的机制用于根据修改后的ic设计布局图2422在掩模(光掩模或中间掩模)2445上形成图案。可以各种技术形成掩模2445。在一些实施例中，掩模2445是使用二进制技术来形成。在一些实施例中，掩模图案包括不透明区域和透明区域。用于曝光已经涂覆在晶圆上的图像敏感材料层(例如，光致抗蚀剂)的辐射束，例如紫外线(uv)束，被不透明区域阻挡并且透过透明区域。在一个实例中，掩模2445的二元掩模版本包括透明衬底(例如，熔融石英)和涂覆在二元掩模的不透明区域内的不透明材料(例如，铬)。在另一实例中，使用相移技术形成掩模2445。在掩模2445的相移掩模(psm)版本中，在相移掩模上形成的图案中的各种部件配置为具有适当的相差以增强分辨率和成像质量。在各种实例中，相移掩模可为衰减的psm或交替的psm。由掩模制造2444产生的掩模用于多种工艺中。例如，在离子注入工艺中使用这样的掩模，以在半导体晶圆2453中形成各种掺杂区域，在蚀刻工艺中使用这种掩模，以在半导体晶圆2453中形成各种蚀刻区域，和/或在其他合适的工艺中使用。
125.ic制造厂2450包括晶圆制造2452。ic制造厂2450为ic制造企业，其包括用于制造各种不同ic产品的一个或多个制造设施。在一些实施例中，ic制造厂2450为半导体铸造厂。例如，可能有一个制造设施用于多个ic产品的前端制造(feol制造)，而第二个制造设施可以提供用于ic产品的互连和封装(beol制造)的后端制造，第三制造设施可以为铸造企业提供其他服务。
126.ic制造厂2450使用由掩模室2430制造的掩模2445来制造ic器件2460。因此，ic制造厂2450至少间接地使用ic设计布局图2422来制造ic器件2460。在一些实施例中，半导体晶圆2453由ic制造厂2450使用掩模2445制造以形成ic器件2460。在一些实施例中，ic制造包括至少间接地基于ic设计布局图2422来执行一次或多次光刻曝光。半导体晶圆2453包括其上形成有材料层的硅衬底或其他合适的衬底。半导体晶圆2453进一步包括各种掺杂区域、介电部件、多层互连等中的一个或多个(在随后的制造步骤中形成)。
127.根据一些公开的实施例，提供了集成电路上的电源门控单元。电源门控单元包括：中心区域；围绕中心区域的周边区域；第一有源区域位于中心区域，第一有源区域在第一方
向上具有第一宽度，第一宽度对应于在垂直于第一方向的第二方向上延伸的至少四个鳍结构；多个第二有源区域位于周边区域中，每个第二有源区域在第一方向上具有第二宽度，该第二宽度对应于在第二方向上延伸的至少一个且不超过三个的鳍结构。
128.在上述电源门控单元中，集成电路具有在第二方向上延伸的全局鳍栅格组，并且与第一有源区域对应的至少四个鳍结构与全局鳍栅格组对齐。
129.在上述电源门控单元中，与多个第二有源区域中的每一个对应的至少一个且不超过三个的鳍结构不与全局鳍栅格组对齐。
130.在上述电源门控单元中，电源门控单元是头部单元，头部单元配置为响应于控制信号而切断到集成电路上的标准逻辑单元的电源。
131.在上述电源门控单元中，电源门控单元是脚部单元，脚部单元配置为响应于控制信号而切断到集成电路上的标准逻辑单元的电源。
132.在上述电源门控单元中，第二宽度对应于一个鳍结构。
133.在上述电源门控单元中，第二宽度对应于两个鳍结构。
134.在上述电源门控单元中，第二宽度对应于三个鳍结构。
135.根据一些公开的实施例，提供了一种集成电路。该集成电路包括：标准逻辑单元，配置为实现功能；以及电源门控单元，耦合到标准逻辑单元，该电源门控单元配置为响应于控制信号而断开到标准逻辑单元的电源，该电源门控单元具有中心区域和围绕中心区域的周边区域。电源门控单元还包括：位于中心区域的第一有源区域，第一有源区域在第一方向上具有第一宽度，该第一宽度对应于在垂直于第一方向的第二方向上延伸的至少四个鳍结构；和位于周边区域的多个第二有源区域，每个第二有源区域在第一方向上具有第二宽度，该第二宽度对应于在第二方向上延伸的至少一个且不超过三个的鳍结构。
136.在上述集成电路中，集成电路具有在第二方向上延伸的全局鳍栅格组，并且与第一有源区域对应的至少四个鳍结构与全局鳍栅格组对齐。
137.在上述集成电路中，与多个第二有源区域中的每一个对应的至少一个且不超过三个的鳍结构不与全局鳍栅格组对齐。
138.在上述集成电路中，电源门控单元是头部单元，头部单元配置为响应于控制信号而切断到集成电路上的标准逻辑单元的电源。
139.在上述集成电路中，电源门控单元是脚部单元，脚部单元配置为响应于控制信号而切断到集成电路上的标准逻辑单元的电源。
140.在上述集成电路中，第二宽度对应于一个鳍结构。
141.在上述集成电路中，第二宽度对应于两个鳍结构。
142.在上述集成电路中，第二宽度对应于三个鳍结构。
143.根据进一步公开的实施例，提供了一种在集成电路上制造电源门控单元的方法。该方法包括：提供衬底，其中，在衬底上具有第一有源区域和多个第二有源区域，第一有源区域位于电源门控单元的中心区域内，并且在第一方向上具有第一宽度，该第一宽度对应于在垂直于第一方向的第二方向上延伸的至少四个鳍结构，多个第二有源区域位于电源门控单元的围绕中心区域的周边区域内，每个第二有源区域在第一方向上具有第二宽度，该第二宽度对应于在第二方向上延伸的至少一个且不超过三个的鳍结构；在第一有源区域和多个第二有源区域上方形成鳍结构；掺杂鳍结构的源极区域和漏极区域；在第一有源区域
和多个第二有源区域内的鳍结构上方形成栅极结构。
144.在上述方法中，还包括：在源极区域和漏极区域上方沉积接触结构。
145.在上述方法中，还包括：在第一有源区域和多个第二有源区域之间形成电互连结构。
146.在上述方法中，形成栅极结构包括：形成栅极介电层；以及在栅极介电层上方沉积栅电极层。
147.上面概述了若干实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的方面。本领域技术人员应该理解，它们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实施与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其它工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，本文中它们可以做出多种变化、替换以及改变。