[發明專利]堆疊管芯結構中的功率門控

在審

• 申請號: 201980064250.2
• 申請日: 2019-08-21
• 公開（公告）號: CN112771666A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: P·杜貝;S·R·G·阿加瓦
• 申請（專利權）人: 賽靈思公司
• 主分類號: H01L25/065
• 分類號: H01L25/065;H01L23/528;H01L27/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 傅遠

本公開的示例提供了用于堆疊管芯結構的功率門控。在一些示例中，堆疊管芯結構包括第一管芯(10/110)和鍵合到第一管芯(10/110)的第二管芯(30/130)。在一些示例中，功率門控功率路徑是從管芯(10，30)之間的鍵合界面穿過第二管芯(30)中的TSV(36)、第二管芯(30)中的功率門控器件(38S)和第二管芯(30)中的金屬化層(34)的布線(46?1)到第二管芯(30)中的電路區域(40?1)。在一些示例中，功率門控功率路徑包括功率門控器件(118S)，該功率門控器件(118S)在第一管芯(110)的功率門控區域(118)中并且被配置為中斷通過功率門控功率路徑到第二管芯(130)中的電路區域(142)的電流的流動。

技術領域

本公開的示例總體上涉及堆疊管芯結構，并且具體地涉及堆疊管芯結構中的功率門控。

背景技術

在集成電路(IC)工業中，已經開發了其中不同管芯彼此堆疊的技術。該技術通?？梢苑Q為堆疊管芯技術或三維(3D)IC技術。堆疊管芯可以垂直地互連，諸如通過實現穿過襯底通孔(或者在某些情況下，是穿過硅通孔)。通過為IC的不同部分實現不同管芯，可以通過不同處理來制造單獨管芯，這可以幫助將不同處理集成到形成IC中。另外，堆疊管芯結構可以具有較小覆蓋區。但是，這項仍在發展中的技術仍然面臨一些挑戰。

發明內容

本公開的示例提供了用于堆疊管芯結構的功率門控。通常，本文所述的堆疊管芯結構可以具有用于來自電源的電流的減小的電阻路徑(例如，由于減小的長度)。因此，除其他潛在益處，還可以減小沿著路徑的電壓降。

本公開的示例是一種裝置。該裝置包括堆疊管芯結構。堆疊管芯結構包括第一管芯和鍵合到第一管芯的第二管芯。第一管芯包括第一半導體襯底、在第一半導體襯底上的第一金屬化層、穿過第一半導體襯底的第一穿過襯底通孔(TSV)和穿過第一金屬化層的第一金屬疊層。第一半導體襯底包括第一電路區域。第二管芯包括第二半導體襯底，該第二半導體襯底包括第二電路區域。堆疊管芯結構包括被配置為向第一電路區域提供功率的第一功率路徑。第一功率路徑包括被配置為中斷通過第一功率路徑的電流的流動的第一功率門控器件。第一功率路徑沒有經過位于第一金屬化層中最遠離第一半導體襯底的金屬化層中的第一金屬疊層的金屬線或金屬通孔。堆疊管芯結構還包括被配置為向第二電路區域提供功率的第二功率路徑。第二功率路徑經過第一TSV和第一金屬疊層。

本公開的另一示例是一種裝置。該裝置包括堆疊管芯結構。堆疊管芯結構包括第一管芯和鍵合到第一管芯的第二管芯。第一管芯包括第一半導體襯底，并且第一半導體襯底包括第一功率門控區域。第二管芯包括第二半導體襯底，并且第二半導體襯底包括第一電路區域。堆疊管芯結構包括被配置為向第一電路區域提供功率的第一功率門控功率路徑。第一功率門控功率路徑包括第一功率門控器件，該第一功率門控器件在第一半導體襯底的第一功率門控區域中，并且被配置為中斷通過第一功率門控功率路徑的電流的流動。

本公開的另一示例是一種裝置。該裝置包括堆疊管芯結構。堆疊管芯結構包括第一管芯和鍵合到第一管芯的第二管芯。第一管芯被配置為在第一管芯與第二管芯之間的第一鍵合界面處向第二管芯提供功率。第二管芯包括：包括第一電路區域和第一功率門控區域的第一半導體襯底、在第一半導體襯底上的第一金屬化層和穿過第一半導體襯底的第一穿過襯底通孔(TSV)。第一功率門控功率路徑是從第一鍵合界面經過第一TSV、第一功率門控區域的第一功率門控器件和第一金屬化層的第一布線到第一電路區域。

本公開的另一示例是一種操作集成電路的方法。向堆疊管芯結構中的第一功率路徑提供電源電壓。堆疊管芯結構包括鍵合到第二管芯的第一管芯。第一管芯包括第一功率門控器件。第二管芯包括電連接到第一功率路徑的第一電路區域?？刂频谝还β书T控器件以選擇性地中斷或不中斷第一功率路徑中流向第二管芯的第一電路區域的電流的流動。