[發(fā)明專利]帶有故障修復(fù)裝置的三維芯片及故障修復(fù)和數(shù)據(jù)讀取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710304692.2
• 申請(qǐng)日: 2017-05-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107068195B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓焱;李天健;蔣力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G11C29/44
• 分類號(hào): G11C29/44
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發(fā)明提供一種帶有故障修復(fù)裝置的三維芯片及故障修復(fù)和數(shù)據(jù)讀取方法，其中，所述故障修復(fù)方法包括：1)通過(guò)測(cè)試得到每層晶片中錯(cuò)誤單元的地址信息；2)將所述三維芯片劃分為映射層和被映射層，利用錯(cuò)誤聚集算法將映射層中的錯(cuò)誤單元聚集到被映射層；3)通過(guò)全局冗余資源對(duì)被映射層中的錯(cuò)誤單元進(jìn)行冗余修復(fù)。通過(guò)本發(fā)明所述帶有故障修復(fù)裝置的三維芯片及故障修復(fù)和數(shù)據(jù)讀取方法，解決了現(xiàn)有修復(fù)方法中需安排較多的冗余資源，造成冗余資源浪費(fèi)，增加了芯片的生產(chǎn)成本的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體芯片技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種帶有故障修復(fù)裝置的三維芯片及故障修復(fù)和數(shù)據(jù)讀取方法。

背景技術(shù)

人們對(duì)更多功能和更強(qiáng)性能電子產(chǎn)品總有無(wú)盡的需求，為滿足這些需求，半導(dǎo)體行業(yè)遵循摩爾定律，不斷縮小晶體管尺寸增加芯片集成度，雖然在達(dá)到晶體管物理極限之前，這種發(fā)展模式還可以持續(xù)10年，但它所關(guān)聯(lián)的巨大成本促使我們積極探索和部署可替代的集成方式，我們稱之為“超摩爾定律(More-than-Moore)”的集成；其中，最有前途的一種替代方案就是三維集成電路芯片(3D-IC)。

3D-IC將未封裝的裸晶片在垂直方向上進(jìn)行堆疊，并封裝成一顆完整的芯片，這些堆疊在一起的晶片通過(guò)一種叫做“過(guò)硅穿孔(TSV)”的技術(shù)來(lái)互向傳遞信號(hào)。這種與傳統(tǒng)芯片截然不同的封裝方式使3D-IC有許多的優(yōu)點(diǎn)。具體的來(lái)說(shuō)，芯片的面積(footprint)變小了，集成密度極大的增加了；其次，TSV的垂直距離遠(yuǎn)小于普通的連線，從而使信號(hào)延遲減小；相應(yīng)的芯片功耗也會(huì)變小；更重要的是，不同工藝的芯片可以通過(guò)堆疊的方式集成在一起，減小了多工藝芯片制造的成本和風(fēng)險(xiǎn)。

然而，3D-IC距離工藝化量產(chǎn)還有一些距離，主要因?yàn)楝F(xiàn)有的制造工藝無(wú)法高效地制造有著較高良品率的芯片。其中有一個(gè)突出問(wèn)題：3D-IC是由多層晶片構(gòu)成的，要得到能夠正常工作的3D-IC，必須保證每層晶片都是能夠被恢復(fù)的。但由于3D-IC的制造過(guò)程中含有破壞性的工藝，可能導(dǎo)致每層晶片產(chǎn)生錯(cuò)誤單元(Fault Cells)，而且每一層晶片產(chǎn)生的錯(cuò)誤單元的分布各不相同，對(duì)芯片的可靠性產(chǎn)生極大地影響。

由于任何一層晶片的損壞都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)3D-IC的損壞，所以要提高良品率，就必須要保證3D-IC的每一層都要有足夠高的修復(fù)率。目前采用的修復(fù)方法是為每層晶片添加冗余資源，用來(lái)替代該層晶片中錯(cuò)誤單元的行或者列；但每層冗余資源的一冗余行或一冗余列只能修復(fù)3D-IC中只包含有一個(gè)或很少錯(cuò)誤單元的行或者列，由此就需要較多的冗余資源，增加了芯片的制造成本；而且由于在生產(chǎn)過(guò)程中3D-IC每層中所包含的錯(cuò)誤單元的數(shù)目是不確定的，所以每層所需要的冗余資源也就無(wú)法確定，如果每層預(yù)先安排的冗余資源太少，則無(wú)法完成3D-IC的修復(fù)；若每層預(yù)先安排的冗余資源太多，則會(huì)造成冗余資源的浪費(fèi)。

鑒于此，有必要設(shè)計(jì)一種新的帶有故障修復(fù)裝置的三維芯片及故障修復(fù)和數(shù)據(jù)讀取方法用以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種帶有故障修復(fù)裝置的三維芯片及故障修復(fù)和數(shù)據(jù)讀取方法，用于解決現(xiàn)有修復(fù)方法中需安排較多的冗余資源，造成冗余資源浪費(fèi)，增加了芯片的生產(chǎn)成本的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種三維芯片的故障修復(fù)方法，所述故障修復(fù)方法包括：

1)通過(guò)測(cè)試得到每層晶片中錯(cuò)誤單元的地址信息；

2)將所述三維芯片劃分為映射層和被映射層，利用錯(cuò)誤聚集算法將映射層中的錯(cuò)誤單元聚集到被映射層；

3)通過(guò)全局冗余資源對(duì)被映射層中的錯(cuò)誤單元進(jìn)行冗余修復(fù)。

優(yōu)選地，2)中根據(jù)所述三維芯片中每層晶片的錯(cuò)誤單元的位圖分布，按照交換算法將映射層中錯(cuò)誤單元所在的行或列與被映射層中的行或列進(jìn)行邏輯地址交換，完成錯(cuò)誤單元聚集。

優(yōu)選地，所述交換算法包括行交換算法和列交換算法。