[發明專利]具有內置自維護塊的集成電路芯片的堆疊芯片模塊

有效

• 申請號: 201310497590.9
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103779332A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: K.W.戈爾曼;K.芒達爾;S.塞蘇拉曼
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L23/544
• 分類號: H01L23/544;H01L23/525;G11C29/12
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 黃小臨

技術領域

所公開的實施例涉及堆疊（stacked）芯片模塊，并且更具體地涉及具有集成電路（IC）芯片的堆疊芯片模塊，所述集成電路芯片具有可集成和可重新配置的（reconfigurable）內置自維護塊（即，內置自測試（BIST）塊或內置自修復（BISR）塊）。

背景技術

當各個集成電路（IC）芯片被并排安裝在印刷電路板（PCB）上時，它們占據大量的表面積。此外，信號通常是通過大型高功率、高速鏈路在PCB上從IC芯片傳遞到IC芯片。最近開發的堆疊芯片模塊（這里也被稱為堆疊芯片封裝、三維（3D）芯片堆疊（stack）或3D多芯片模塊）允許減小外形尺寸、接口等待時間和功率消耗以及增加帶寬。這些優點源于在堆疊芯片模塊內使用簡單的基于導線的互連（例如，基板通孔（TSV）和微控的塌陷芯片連接（C4連接））來在IC芯片間傳遞信號的事實。因此，減少了導線延遲，這得到在接口等待時間和功率消耗上的相應減少以及帶寬的增加。不幸的是，堆疊芯片模塊上的各個IC芯片的自維護（即，自服務，比如自測試和/或自修復）帶來了一些特殊的挑戰，并且這樣的自維護對于確保產品可靠性可能是至關重要的。

發明內容

鑒于上述情況，本文公開了合并了具有可集成和可自動重新配置的內置自維護塊（即，內置自測試（BIST）塊或內置自修復（BISR）塊）的集成電路（IC）芯片的堆疊的堆疊芯片模塊的實施例。在堆疊中的IC芯片之間集成內置自維護塊允許以堆疊芯片模塊級別來服務（例如，自測試或自修復）功能塊（例如，存儲器陣列）。內置自維護塊的自動重新配置還允許即使在與給定IC芯片上的給定內置自維護塊相關聯的一個或多個控制器已被確定為有缺陷時（例如，在先前的晶元級別服務期間）也以堆疊芯片模塊級別來服務在堆疊中的任何IC芯片上的功能塊。本文還公開了制造和服務這種堆疊芯片模塊的方法的實施例。

更具體地，本文公開了堆疊芯片模塊的實施例。在一個實施例中，堆疊芯片模塊可以包括集成電路（IC）芯片的堆疊。堆疊中的每個IC芯片可以包括功能塊（例如，存儲器陣列）、自維護塊（例如，內置自測試（BIST）塊或內置自修復（BISR）塊）、以及多個互連結構。自維護塊可以包括用于在晶元級別服務和堆疊芯片模塊級別服務期間對功能塊服務（例如，所適用的自測試或自修復）的內置自維護電路、用于該內置自維護電路的控制器、以及與該控制器通信的重新配置電路。在每個IC芯片上，該互連結構可以電連接至所述重新配置電路，并可以進一步將所述重新配置電路電連接至堆疊中任何相鄰的IC芯片的任何相鄰的重新配置電路。

因此，在堆疊芯片模塊級別服務期間，在任何給定IC芯片上的重新配置電路可以自動地和有選擇地啟用該給定IC芯片上的控制器或在堆疊中的另一IC芯片上的另一控制器以與內置自維護電路協作來操作。例如，該重新配置電路可以自動地和有選擇地啟用與該重新配置電路在相同的IC芯片上的控制器，如果該控制器被先前確定為起作用的（functional）。然而，如果與該重新配置電路在相同的IC芯片上的控制器先前被確定為有缺陷的，則該重新配置電路也可以自動地和有選擇地啟用堆疊中另一個IC芯片上的另一控制器，特別是堆疊中更低的IC芯片或堆疊芯片中更高的IC芯片上的另一控制器。

在另一個實施例中，堆疊芯片模塊可以類似地包括集成電路芯片的堆疊。在這種情況下，堆疊中的每個集成電路芯片可以包括功能塊（例如，存儲器陣列）、自維護塊（例如，內置自測試（BIST）塊或內置自修復（BISR）塊）、多個第一互連結構和多個第二互連結構。自維護塊可以包括用于在晶元級別服務和模塊級別服務期間對功能塊服務（例如，所適用的自測試或自修復）的內置自維護電路、用于該內置自維護電路的第一控制器和第二控制器、與該第一控制器和內置自維護電路通信的第一重新配置電路、以及與該第一控制器和該第二控制器通信的第二重新配置電路。該第一互連結構可以電連接至第一重新配置電路，并可以進一步將第一重新配置電路電連接至堆疊中任何相鄰的IC芯片的任何相鄰的第一重新配置電路。類似地，該第二互連結構可以電連接至第二重新配置電路，并可以進一步將第二重新配置電路電連接至堆疊中任何相鄰的集成電路芯片上的任何相鄰的第二重新配置電路。