[發明專利]利用硅連接層集成電源門控電路的半導體裝置

有效

• 申請號: 202010620154.6
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111710670B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 范繼聰;單悅爾;徐彥峰;張艷飛;閆華
• 申請（專利權）人: 無錫中微億芯有限公司
• 主分類號: H01L25/18
• 分類號: H01L25/18;H01L23/48;H02M1/08;H02M1/00
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳;聶啟新

本申請公開了一種利用硅連接層集成電源門控電路的半導體裝置，涉及半導體技術，該半導體裝置內部設置有源的硅連接層以集成裸片，裸片內部的裸片功能模塊的電源端通過硅堆疊連接點連接到連接點引出端，硅連接層內布設電源門控電路，利用硅連接層內的電源門控電路的電源輸出端連接裸片相應的連接點引出端從而連接至裸片功能模塊的電源端，電源門控電路可以根據獲取到的休眠控制信號控制給裸片功能模塊的供電，從而使不工作的裸片功能模塊進入休眠狀態以達到節約功耗的目的；且電源門控電路布設在硅連接層、制作難度低，也可以避免布設在裸片內會存在的加工難度大和占用較大芯片面積的問題。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其是一種利用硅連接層集成電源門控電路的半導體裝置。

背景技術

半導體芯片被廣泛應用于各種領域，尤其是移動通信、數據中心、導航制導和自動駕駛等新型領域，隨著集成電路制造工藝的飛速發展和半導體裝置工作頻率的提高，半導體裝置的功能迅速增加，而功耗增加又將導致芯片發熱量的增大和可靠性的下降，成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明人針對上述問題及技術需求，提出了一種利用硅連接層集成電源門控電路的半導體裝置，本發明的技術方案如下：

一種利用硅連接層集成電源門控電路的半導體裝置，該半導體裝置包括基板、層疊設置在基板上的硅連接層以及層疊設置在硅連接層上的裸片；

裸片內包括裸片功能模塊和硅堆疊連接模塊，硅堆疊連接模塊內包括若干個硅堆疊連接點，裸片上還設置有連接點引出端，裸片功能模塊的電源端與相應的硅堆疊連接點相連，硅堆疊連接點通過重布線層內的頂層金屬線與相應的連接點引出端相連；裸片的輸入輸出端口通過硅連接層上的硅通孔連接至基板；

硅連接層內布設有電源門控電路，電源門控電路包括電源輸入端、電源輸出端和休眠控制端，裸片上與內部裸片功能模塊的電源端相連通的連接點引出端通過硅連接層內的金屬連線連接至電源門控電路的電源輸出端，電源門控電路的電源輸入端連接供電電源、休眠控制端獲取裸片內部的裸片功能模塊對應的休眠控制信號，電源門控電路根據休眠控制信號控制裸片功能模塊的供電使裸片功能模塊在未工作時進入休眠模式。

其進一步技術方案為，半導體裝置內部包括若干個裸片功能模塊，各個裸片功能模塊的電源端分別連通至相應的連接點引出端，則與各個裸片功能模塊的電源端相連通的連接點引出端分別通過硅連接層內的金屬連線連接至電源門控電路的電源輸出端。

其進一步技術方案為，硅連接層內布設有若干個電源門控電路，各個電源門控電路的電源輸入端均相連并連接至供電電源，各個電源門控電路的休眠控制端均相連并獲取休眠控制信號，各個電源門控電路的電源輸出端均相連并與裸片功能模塊的電源端連通，各個電源門控電路并聯控制裸片功能模塊的供電。

其進一步技術方案為，半導體裝置內部包括若干個裸片功能模塊，各個裸片功能模塊的電源端分別連通至相應的連接點引出端，硅連接層內布設有若干個電源門控電路；每個電源門控電路對應一個或多個裸片功能模塊且電源門控電路的電源輸出端與對應的裸片功能模塊的電源端連通，電源門控電路獲取對應的裸片功能模塊的休眠控制信號并控制裸片功能模塊的供電。

其進一步技術方案為，半導體裝置包括一個裸片，裸片內部包括若干個裸片功能模塊，則半導體裝置內部的若干個裸片功能模塊在同一個裸片內；

或者，半導體裝置包括若干個裸片，若干個裸片均層疊設置在硅連接層上且硅連接層覆蓋所有的裸片，各個裸片內部包括裸片功能模塊；則半導體裝置內部的若干個裸片功能模塊包括同一個裸片內的若干個裸片功能模塊和/或若干個裸片內的若干個裸片功能模塊。

其進一步技術方案為，硅連接層內還布設有硅連接層功能模塊，硅連接層功能模塊的電源端通過硅連接層內的金屬連線連接至相應的電源門控電路的電源輸出端，電源門控電路控制硅連接層功能模塊的供電。