三维堆叠芯片及其供电配置方法与流程

本申请涉及集成电路，尤其涉及一种三维堆叠芯片及其供电配置方法。

背景技术：

1、随着半导体封装工艺的不断发展，三维堆叠芯片逐渐兴起。相比于二维芯片，三维堆叠芯片的供电难度显著提升，而供电方案作为整个芯片的核心，对于整个芯片的功能、性能和稳定性起决定性作用。因此供电方案引起了设计人员的高度重视，对芯片进行供电，减少电阻压降(ir drop)，提高供电稳定性，降低对芯片布线通道的占用成为了当今供电方案设计的主题。

2、随着三维堆叠芯片的布线资源需求越来越大，容易存在芯片布线拥塞的问题，从而难以实现芯片预期的功能。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种三维堆叠芯片及其供电配置方法，能够有效地改善上述三维堆叠芯片布线拥塞的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种三维堆叠芯片，包括：

3、依次层叠设置的逻辑晶圆层和存储晶圆层；

4、电源网络，包括逻辑电源网络和存储电源网络，所述电源网络设置于所述逻辑晶圆层和所述存储晶圆层其中之一；或者，

5、所述逻辑电源网络设置于所述存储晶圆层，所述存储电源网络设置于所述逻辑晶圆层。

6、进一步地，所述电源网络设置于所述存储晶圆层，所述逻辑晶圆层中逻辑芯片单元的电源引脚通过混合键合结构与设置在所述存储晶圆层中的逻辑电源网络连接。

7、进一步地，上述三维堆叠芯片还包括：设置于所述逻辑晶圆层表面的逻辑电源泵浦和存储电源泵浦，

8、所述逻辑晶圆层设置有第一硅通孔和第二硅通孔，所述逻辑电源网络通过所述第一硅通孔以及混合键合结构与所述逻辑电源泵浦连接，所述存储电源网络通过所述第二硅通孔以及混合键合结构与所述逻辑电源泵浦连接，其中，所述逻辑电源泵浦用于为所述逻辑电源网络接入外部电源，所述存储电源泵浦用于为所述存储电源网络接入外部电源。

9、进一步地，所述逻辑晶圆层中靠近顶层的多层金属的布线资源用于逻辑芯片单元的布线。

10、进一步地，所述电源网络设置于所述逻辑晶圆层，所述存储晶圆层中存储芯片单元的电源引脚通过混合键合结构与设置在所述逻辑晶圆层中的存储电源网络连接。

11、进一步地，上述三维堆叠芯片还包括：设置于所述逻辑晶圆层表面的逻辑电源泵浦和存储电源泵浦，

12、所述逻辑晶圆层中设置的逻辑电源网络以及存储电源网络分别对应与所述逻辑电源泵浦以及存储电源泵浦直连，其中，所述逻辑电源泵浦用于为所述逻辑电源网络接入外部电源，所述存储电源泵浦用于为所述存储电源网络接入外部电源。

13、进一步地，所述逻辑电源网络设置于所述存储晶圆层，所述存储电源网络设置于所述逻辑晶圆层，所述逻辑晶圆层中逻辑芯片单元的电源引脚通过混合键合结构与设置在所述存储晶圆层中的逻辑电源网络连接，所述存储晶圆层中存储芯片单元的电源引脚通过混合键合结构与设置在所述逻辑晶圆层中的存储电源网络连接。

14、进一步地，上述三维堆叠芯片还包括：设置于所述逻辑晶圆层表面的逻辑电源泵浦和存储电源泵浦，

15、所述逻辑晶圆层设置有硅通孔，所述逻辑电源网络通过所述硅通孔以及混合键合结构与所述逻辑电源泵浦连接，所述存储电源网络与所述存储电源泵浦直连，其中，所述逻辑电源泵浦用于为所述逻辑电源网络接入外部电源，所述存储电源泵浦用于为所述存储电源网络接入外部电源。

16、第二方面，本申请实施例还提供了一种三维堆叠芯片的供电配置方法，所述方法包括：

17、确定三维堆叠芯片的逻辑晶圆层与存储晶圆层的布线资源；

18、确定所述逻辑晶圆层以及所述存储晶圆层的布线资源需求；

19、响应于所述布线资源以及所述布线资源需求满足预设布局布线条件，将所述三维堆叠芯片的逻辑电源网络和存储电源网络均设置于所述逻辑晶圆层和所述存储晶圆层其中之一；或者，将所述逻辑电源网络设置于所述存储晶圆层，所述存储电源网络设置于所述逻辑晶圆层。

20、进一步地，上述供电配置方法还包括：

21、针对设置在逻辑晶圆层的存储电源网络和/或设置在存储晶圆层的逻辑电源网络，设置连接电源输出端的混合键合焊盘；

22、通过混合键合技术将相应晶圆层中芯片单元的电源引脚与所述混合键合焊盘进行互联。

23、本申请实施例提供的三维堆叠芯片及其供电配置方法，通过将整个电源网络设置于逻辑晶圆层和存储晶圆层其中之一；或者，逻辑电源网络设置于存储晶圆层，存储电源网络设置于逻辑晶圆层，可以将布线资源相对紧张的晶圆层对应的电源网络转移到其他布线资源相对松弛的晶圆层中，有利于充分利用各晶圆层的布线资源，实现布线资源的合理配置，从而缓解布线紧张的晶圆层中的布线拥塞情况，提高芯片的可实现性。

24、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种三维堆叠芯片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的三维堆叠芯片，其特征在于，所述电源网络设置于所述存储晶圆层，所述逻辑晶圆层中逻辑芯片单元的电源引脚通过混合键合结构与设置在所述存储晶圆层中的逻辑电源网络连接。

3.根据权利要求2所述的三维堆叠芯片，其特征在于，还包括：设置于所述逻辑晶圆层表面的逻辑电源泵浦和存储电源泵浦，

4.根据权利要求2所述的三维堆叠芯片，其特征在于，所述逻辑晶圆层中靠近顶层的多层金属的布线资源用于所述逻辑芯片单元的布线。

5.根据权利要求1所述的三维堆叠芯片，其特征在于，所述电源网络设置于所述逻辑晶圆层，所述存储晶圆层中存储芯片单元的电源引脚通过混合键合结构与设置在所述逻辑晶圆层中的存储电源网络连接。

6.根据权利要求5所述的三维堆叠芯片，其特征在于，还包括：设置于所述逻辑晶圆层表面的逻辑电源泵浦和存储电源泵浦，

7.根据权利要求1所述的三维堆叠芯片，其特征在于，所述逻辑电源网络设置于所述存储晶圆层，所述存储电源网络设置于所述逻辑晶圆层，所述逻辑晶圆层中逻辑芯片单元的电源引脚通过混合键合结构与设置在所述存储晶圆层中的逻辑电源网络连接，所述存储晶圆层中存储芯片单元的电源引脚通过混合键合结构与设置在所述逻辑晶圆层中的存储电源网络连接。

8.根据权利要求7所述的三维堆叠芯片，其特征在于，还包括：设置于所述逻辑晶圆层表面的逻辑电源泵浦和存储电源泵浦，

9.一种三维堆叠芯片的供电配置方法，其特征在于，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的供电配置方法，其特征在于，还包括：

技术总结
本申请公开了一种三维堆叠芯片及其供电配置方法，该三维堆叠芯片包括：依次层叠设置的逻辑晶圆层和存储晶圆层，电源网络，包括逻辑电源网络和存储电源网络，电源网络设置于逻辑晶圆层和存储晶圆层其中之一；或者，逻辑电源网络设置于存储晶圆层，存储电源网络设置于逻辑晶圆层。这样有利于充分利用各晶圆层的布线资源，缓解芯片的布线拥塞情况，提高芯片的可实现性。

技术研发人员：左丰国,韩洋
受保护的技术使用者：西安紫光国芯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12