專利名稱：一種提高芯片成品率的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種提高芯片成品率的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn) 方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，為了滿足人們的需求，大容量的存儲能力越來 越成為高性能微處理器的基本特征，這就需要在芯片內(nèi)部嵌入大容量的存儲器， 存儲器的增加一方面能夠構(gòu)建性能更加強(qiáng)大的芯片，以便更好適應(yīng)當(dāng)今各種芯片 應(yīng)用對存儲器的更大需求，但是另一方面也陷入了芯片尺寸變大和成品率降低的 困境中。因為芯片內(nèi)部存儲器比例的增加是芯片失效的主要原因，越來越高的集 成密度帶來的工藝偏差是芯片成品率降低的主要原因之一。芯片上存儲器數(shù)目增 加將使芯片層數(shù)增多、制造工藝更為復(fù)雜從而增大了單元密度。事實上，由于單 元密度很高，嵌入式存儲器比芯片上面的其它部件更容易造成硅片缺陷。
在芯片設(shè)計研發(fā)和投片生產(chǎn)過程中，芯片成品率是影響研發(fā)周期、設(shè)計成本、 生產(chǎn)成本的主要因素。芯片的多次投片不僅增加了設(shè)計、驗證、測試周期，而且 昂貴的投片生產(chǎn)成本也造成整個芯片研發(fā)生產(chǎn)過程中的成本損失。因此，對片上 影響成品率的重要部件——存儲部件進(jìn)行特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而提高芯片成品率， 是縮短項目周期，減少項目成本的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要考慮高集成密度的存儲陣列對芯片成品率的影響，對存 儲部件進(jìn)行冗余陣列配置結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法是按以下方式實現(xiàn)的，采用冗余存儲陣列的配置和列 陣缺陷修復(fù)的方法提高芯片成品率，存儲陣列配置的設(shè)計包括片上存儲陣列邏 輯結(jié)構(gòu)設(shè)計，片上存儲陣列版圖結(jié)構(gòu)設(shè)計和頂層熔絲控制邏輯?？旌捅Ｗo(hù)電路的 設(shè)計，歩驟如下
在存儲陣列中設(shè)計冗余的列陣列來代替有缺陷的列單元，設(shè)計冗余的行陣列代 替有缺陷的行單元，當(dāng)在存儲部件的測試過程中發(fā)現(xiàn)某一列有故障缺陷，頂層熔 絲控制邏輯?？旌捅Ｗo(hù)電路通過編程與列譯碼器相連的熔絲單元連接備用的冗余 列陣列或行陣列來替代有故障缺陷的相應(yīng)部分，實現(xiàn)整個芯片的故障修復(fù)和提高 芯片的成品率。
本發(fā)明的有益效果是陣列冗余可擴(kuò)展的特性，主要是指芯片設(shè)計階段運(yùn)用
4EDA工具以及相關(guān)理論對芯片成品率進(jìn)行估計，根據(jù)成品率估計的分析動態(tài)確定冗 余陣列的規(guī)模；配置控制邏輯?？斓牡统杀靖咝嵤?，主要是指配置控制邏輯模 快的熔絲頂層控制結(jié)構(gòu)，便于冗余陣列選擇控制的操作實現(xiàn)；配置控制結(jié)構(gòu)的上 電保護(hù)，采用上電保護(hù)電路的設(shè)計實現(xiàn)方法，進(jìn)一步提高了芯片的成品率。這種 提高芯片成品率的結(jié)構(gòu)設(shè)計所具有的上述優(yōu)點(diǎn)，使得其彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的芯片設(shè)計結(jié) 構(gòu)的不足，使其所帶來的資源均衡配置、靈活擴(kuò)展、高效實施等諸多特性，使其 更適用于高存儲陣列集成和高存儲訪問頻率類芯片，因而具有非常廣闊的發(fā)展前 景，具有很高的技術(shù)價值。


附圖l存儲陣列冗余配置結(jié)構(gòu)附圖2列陣列故障冗余配置控制；
附圖3行陣列故障冗余配置控制。
具體實施例方式
下面參照附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容以模擬發(fā)生存儲陣列故障，并且采用缺陷修復(fù) 的方式來描述這一結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)過程。
在片上存儲部件單元陣列中設(shè)計冗余的陣列結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)提高芯片成品率的目 的，這是根據(jù)高集成密度的存儲部件對整個芯片成品率的巨大影響的考慮和存儲 陣列的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出來的。因為存儲陣列的結(jié)構(gòu)極其規(guī)則，這就提供了冗余陣列 的硬件設(shè)計實現(xiàn)的可行性。
但是冗余存儲陣列的管理是設(shè)計的難點(diǎn)，在存儲陣列中設(shè)計冗余的列陣列來代 替有缺陷的列單元，設(shè)計冗余的行陣列代替有缺陷的行單元，當(dāng)在存儲部件的測 試過程中發(fā)現(xiàn)某一列有故障缺陷，則可以通過編程與列譯碼器相連的熔絲單元以 用備用的冗余列陣列來替代它。
典型的做法是用一個編程的激光或者脈沖電流熔斷熔絲。激光編程的方法對存 儲部件的性能影響很小，而且只占用很小的芯片面積。但是這種的方法需要特殊 的設(shè)備，因此增加了圓片的處理時間。脈沖電流的方法可以用標(biāo)準(zhǔn)的測試儀來進(jìn) 行，但是面積開銷較大，這就需要考慮項目的具體情況選擇適合的方法。對于有 缺陷的行陣列同樣可以采用以上方法進(jìn)行處理， 一旦定位了一條有缺陷的行單元， 陣列冗余系統(tǒng)就會啟動冗余的行陣列來替換它。
實施例
本發(fā)明中存儲陣列缺陷修復(fù)的方法主要包括存儲陣列列單元故障修復(fù)方式、 存儲陣列行單元修復(fù)方式、熔絲控制高效實施方式、冗余陣列動態(tài)擴(kuò)展方式。
本文動態(tài)存儲陣列冗余結(jié)構(gòu)包括動態(tài)冗余列陣列和動態(tài)冗余行陣列，分別位 于靜態(tài)存儲陣列的上方和右方，這是針對譯碼邏輯以及版圖的布局布線考慮的。冗余陣列配置控制邏輯?？煲卜譃樾嘘嚵信渲眠壿嫼土嘘嚵信渲眠壿?，其中配置 控制選擇信號采用頂層布線的方式，這就使激光編程方法控制是否選擇冗余的列 陣列或者行陣列非常容易實現(xiàn)。
冗余技術(shù)實現(xiàn)存儲器陣列缺陷修復(fù)的步驟
1、 存儲器測試儀測試芯片裸片上的存儲器，并且對測試儀的輸出結(jié)果進(jìn)行冗 余分析。
2、 如果存儲陣列存在缺陷，將冗余硬件分配信息送至激光修復(fù)設(shè)備，激光設(shè) 備根據(jù)冗余分析結(jié)果熔斷配置控制熔絲，冗余陣列替換缺陷陣列。
3、 重新測試存儲器，確定修復(fù)正確。
在存儲器測試過程中，測試結(jié)果表明所有存儲陣列列陣列都沒有缺陷時，配置 控制選擇冗余列陣列的熔絲邏輯通過激光編程熔斷熔絲使原存儲陣列發(fā)揮作用。 熔絲S2處熔斷，此時b為"0"，則系統(tǒng)始終訪問存儲體單元陣列的原列陣列。 假設(shè)與原列陣列連接的存儲單元經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)存在缺陷，設(shè)其缺陷地址為"101"，
即add0二l、 addl=0、 add2=l，通過激光編程熔斷相應(yīng)的sl處的熔絲，使addl取 "非"后"與"add0、 add2，即a和b都為"1"，.此時選擇冗余列陣列代替原陣列。
行陣列替換情況與列陣列替換情況類似，當(dāng)原行陣列經(jīng)過測試沒有發(fā)現(xiàn)缺陷 時，通過激光編程方法使熔絲s處熔斷，此時c為"0"，那么冗余行陣列便被關(guān) 閉，而行地址譯碼信號有效選擇原行陣列。假設(shè)原行陣列所連接的存儲單元經(jīng)過 測試發(fā)現(xiàn)有缺陷存在，設(shè)其缺陷地址為"101111111"，此時通過激光編程方法熔 斷地址add4處的熔絲，使其地址取"非"后"與"add3、 add5、 add6、 add7、 add8、 add9、 add10、 addll，則c為"1"，那么不論行地址譯碼信號結(jié)果如何，原行陣 列都會被關(guān)閉，而冗余行陣列便替代了原陣列，實現(xiàn)了冗余行陣列與原存儲陣列 行的互換。
配置控制邏輯?？斓娜劢z熔斷實現(xiàn)，采用頂層實現(xiàn)方式，關(guān)鍵點(diǎn)s、 sl、 s2 在版圖布局布線時設(shè)計于頂層，這樣就便于存儲陣列的故障缺陷修復(fù)的實現(xiàn)。并 且根據(jù)冗余存儲陣列的規(guī)模，還可以動態(tài)擴(kuò)展存儲陣列的修復(fù)規(guī)模。
h電保護(hù)采用模擬電路實現(xiàn)，它與配置控制邏輯?？炫浜?，當(dāng)芯片上電時，保 護(hù)電路在一定時間延時內(nèi)拉升到高電平。這就避免因為芯片初始上電的信號脈沖 損壞配置控制邏輯?？於斐傻娜哂嗯渲檬?。
除本發(fā)明描述的技術(shù)特征外，均為公知技術(shù)，包括存儲陣列、控制邏輯模塊、 激光修復(fù)設(shè)備、保護(hù)電路等等。
權(quán)利要求
1、提高芯片成品率的實現(xiàn)方法，其特征在于，采用動態(tài)存儲陣列冗余結(jié)構(gòu)配置、列陣缺陷修復(fù)和上電保護(hù)來提高芯片成品率，動態(tài)存儲陣列冗余結(jié)構(gòu)配置的設(shè)計包括片上存儲陣列邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計，片上存儲陣列版圖結(jié)構(gòu)設(shè)計和頂層熔絲控制邏輯模快和保護(hù)電路的設(shè)計，通過在存儲陣列中設(shè)計冗余的列陣列來代替有缺陷的列單元，設(shè)計冗余的行陣列代替有缺陷的行單元，當(dāng)在存儲部件的測試過程中發(fā)現(xiàn)某一列有故障缺陷，頂層熔絲控制邏輯模快和保護(hù)電路通過編程與列譯碼器相連的熔絲單元連接備用的冗余列陣列或行陣列來替代有故障缺陷的相應(yīng)部分，實現(xiàn)整個芯片的故障修復(fù)和提高芯片的成品率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，動態(tài)存儲陣列冗余結(jié)構(gòu)包括動態(tài)冗余列陣列和動態(tài)冗余行陣列，分別位于靜態(tài)存儲陣列的上方和右方，冗余陣列配置控制邏輯?？煲卜譃樾嘘嚵信渲眠壿嫼土嘘嚵信渲眠壿嫞渲每刂七x擇信號釆用頂層布線的方式，通過激光編程控制冗余的列陣列或者行陣列的選擇；存儲器陣列缺陷修復(fù)步驟如下1) 存儲器測試儀測試芯片裸片上的存儲器，并且對測試儀的輸出結(jié)果進(jìn)行冗余分析；2) 存儲陣列存在缺陷，將冗余硬件分配信息送至激光修復(fù)設(shè)備，激光設(shè)備根據(jù)冗余分析結(jié)果熔斷配置控制熔絲，冗余陣列替換缺陷陣列；3) 重新測試存儲器，確定修復(fù)是否正確；在存儲器測試過程中，測試結(jié)果表明所有存儲陣列列陣列都沒有缺陷時，配置控制選擇冗余列陣列的熔絲邏輯通過激光編程熔斷熔絲使原存儲陣列發(fā)揮作用，熔絲s2處熔斷，此時b為"0"，則系統(tǒng)始終訪問存儲體單元陣列的原列陣列，與原列陣列連接的存儲單元經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)存在缺陷，設(shè)其缺陷地址為"101"，即add0二l、 addl二0、 add2=l，通過激光編程熔斷相應(yīng)的sl處的熔絲，使addl取"非"后"與"add0、 add2，即a和b都為"1"，此時選擇冗余列陣列代替原陣列；當(dāng)原行陣列經(jīng)過測試沒有發(fā)現(xiàn)缺陷時，通過激光編程方法使熔絲s處熔斷，此時c為"0"，那么冗余行陣列便被關(guān)閉，而行地址譯碼信號有效選擇原行陣列，與原行陣列所連接的存儲單元經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)有缺陷存在，設(shè)其缺陷地址為"101111111"，此時通過激光編程方法熔斷地址add4處的熔絲，使其地址取"非"后"與"add3、 add5、 add6、 add7、 add8、 add9、 add10、 addll，則c為T ，原行陣列被關(guān)閉，由冗余行陣列便替代原陣列，實現(xiàn)了冗余行陣列與原存儲陣列行的互換。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，配置控制邏輯?？斓娜劢z熔斷實現(xiàn)，采用頂層實現(xiàn)方式，關(guān)鍵點(diǎn)S、 Sl、 S2在版圖布局布線時設(shè)計于頂層，這樣就便于存儲陣列的故障缺陷修復(fù)的實現(xiàn)，并且根據(jù)冗余存儲陣列的規(guī)模，動態(tài)擴(kuò)展存儲陣列的修復(fù)規(guī)模；
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上電保護(hù)采用模擬電路實現(xiàn)，它與配置控制邏輯模快配合，當(dāng)芯片上電時，保護(hù)電路在定時間延時內(nèi)拉升到高電平，避免因為芯片初始上電的信號脈沖損壞配置控制邏輯模快而造成的冗余配置失效。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高芯片成品率的設(shè)計方法，該方法是采用動態(tài)存儲陣列冗余結(jié)構(gòu)配置、列陣缺陷修復(fù)和上電保護(hù)電路的方法提高芯片成品率，動態(tài)存儲陣列冗余結(jié)構(gòu)配置的設(shè)計包括片上存儲陣列邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計，片上存儲陣列版圖結(jié)構(gòu)設(shè)計和頂層熔絲控制邏輯模塊和保護(hù)電路的設(shè)計，通過在存儲陣列中設(shè)計冗余的列陣列來代替有缺陷的列單元，設(shè)計冗余的行陣列代替有缺陷的行單元，當(dāng)在存儲部件的測試過程中發(fā)現(xiàn)某一列有故障缺陷，頂層熔絲控制邏輯模塊和保護(hù)電路通過編程與列譯碼器相連的熔絲單元連接備用的冗余列陣列或行陣列來替代有故障缺陷的相應(yīng)部分，實現(xiàn)整個芯片的故障修復(fù)和提高芯片的成品率。
文檔編號G06F17/50GK101630337SQ20091001727
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者李仁剛 申請人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司