專利名稱：供電網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路，具體地涉及一種用于集成電路的改 進(jìn)的供電網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
在集成電路或片上系統(tǒng)(SoC)中，提供了供電網(wǎng)絡(luò)來從外部電 源對電路中的元件進(jìn)行供電。傳統(tǒng)的供電網(wǎng)絡(luò)由電源網(wǎng)絡(luò)和接地網(wǎng)絡(luò) 組成。
供電網(wǎng)絡(luò)的特征在于它的結(jié)構(gòu)或布局，即，采用的金屬層、與 樹結(jié)構(gòu)相對的柵格結(jié)構(gòu)或這些特征的組合、導(dǎo)線和/或柵網(wǎng)之間的距 離以及導(dǎo)線的寬度。同樣將環(huán)繞內(nèi)部柵格結(jié)構(gòu)的供電焊盤和外圍供電 環(huán)認(rèn)為是供電網(wǎng)絡(luò)的一部分。
電源集成度是表征和控制集成電路和SoC功能和性能的一個(gè)重 要參數(shù)。在深亞微米技術(shù)中，減小的元件尺寸允許封裝密度增大，這 樣在集成電路中具有更多功能塊，電路中的供電和閾值電壓也相應(yīng)地
降低。另一方面，開關(guān)電流和開關(guān)速度增大。降低供電電壓的后果是 供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓降的可接受程度也降低。然而，由于在供電網(wǎng)絡(luò)中 采用了較細(xì)的導(dǎo)線，從而產(chǎn)生了增大的電阻和增大的供電電流水平， 所以真實(shí)的電壓降增大。在接地網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了與電源網(wǎng)絡(luò)中的電壓降 相似的效果，叫做電壓升高。供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓降包括在電源網(wǎng)絡(luò)中 的電壓降和接地網(wǎng)絡(luò)中的電壓升高。
一種傳統(tǒng)的降低集成電路的供電網(wǎng)絡(luò)上的電壓降(或者稱為IR 降，因?yàn)閂4R)的方法是加寬供電網(wǎng)絡(luò)中所有的導(dǎo)線。這會(huì)使這些 導(dǎo)線的電阻降低。不過，這還占用了除此之外可以被用于信號線和時(shí) 鐘線的布線資源。
在將IR降減小到指定限值時(shí)，SoC中的供電柵格所占用的面積增大到它會(huì)嚴(yán)重影響到用于數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號的可用布線資源的那種 程度。在很多設(shè)計(jì)中，供電柵格需要額外的金屬層，而這會(huì)提高生產(chǎn) 成本。如果用較窄的導(dǎo)線來制成供電柵格，并且如果在供電柵格周圍 采用了較大寬度(并從而降低了電阻)的外圍供電環(huán)，則可以減小供 電柵格所需的面積。不過，這是SoC面積為代價(jià)的。除了面積消耗 型的外圍供電環(huán)之外，如果在輸入/輸出環(huán)上有空間，可以采用增大 供電焊盤的數(shù)量。不過，SoC封裝成本將增大。如果在輸入/輸出環(huán) 上沒有空間，添加供電焊盤也會(huì)增大SoC面積。
US 5,767,011公開了一種集成電路的制造方法以及形成的結(jié)構(gòu)。 這種方法包括添加電源線和/或增大電源線的寬度和/或在高電流區(qū) 域附近添加電源總線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于集成電路的供電網(wǎng)絡(luò)，這種 集成電路在電源網(wǎng)絡(luò)中具有低的IR降，在接地網(wǎng)絡(luò)中具有低的電壓 升高，這減小了用于這種供電網(wǎng)絡(luò)的所需的芯片面積和/或布線資源。
已經(jīng)認(rèn)識到供電焊盤和供電柵格之間的連接非常小，這意味著 擴(kuò)散到供電柵格的電流非常弱。根據(jù)本發(fā)明， 一種(在資源成本和所 需空間方面)更有效的方案用來改善鄰近供電焊盤的供電柵格中的導(dǎo) 電場。采用電流擴(kuò)散器實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目的，所述電流擴(kuò)散器被形成為比 供電柵格中的導(dǎo)線具有更低的電阻，所述電流擴(kuò)散器將內(nèi)部柵格中的 多個(gè)導(dǎo)線連接至供電焊盤，從而減小了布線資源和/或所需的額外的 硅面積。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種用于集成電路的供電網(wǎng) 絡(luò)，所述供電網(wǎng)絡(luò)包括供電柵格；多個(gè)供電焊盤，每個(gè)供電焊盤與供 電柵格的邊緣電接觸；電流擴(kuò)散器，其用于多個(gè)供電焊盤中的至少一 個(gè)，每個(gè)電流擴(kuò)散器均與各自的供電焊盤和供電柵格電接觸；確定每 個(gè)電流擴(kuò)散器的尺寸，使得每個(gè)電流擴(kuò)散器與供電柵格的各個(gè)部分重 疊；每個(gè)電流擴(kuò)散器具有比供電柵格低的電阻。
根據(jù)本發(fā)明的電流擴(kuò)散器提供了以下優(yōu)點(diǎn)可以降低電源網(wǎng)絡(luò)中的IR降和/或接地網(wǎng)絡(luò)中的電壓升高，同時(shí)減小用于供電網(wǎng)絡(luò)的所 需的片上尺寸和/或布線資源。
優(yōu)選地，每個(gè)電流擴(kuò)散器包括金屬板，這在供電網(wǎng)絡(luò)中可以簡 單地實(shí)現(xiàn)。
而且，優(yōu)選所述金屬板為有槽的，這會(huì)減小供電網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)械 應(yīng)力。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，供電柵格包括第一組導(dǎo)線和第二組 導(dǎo)線，將第一組導(dǎo)線定向?yàn)榇怪庇诘诙M導(dǎo)線。
優(yōu)選地，每個(gè)電流擴(kuò)散器包括金屬帶，這些金屬帶比供電柵格 的各個(gè)部分中的導(dǎo)線寬，并覆蓋這些導(dǎo)線。這更進(jìn)一步地減小了電流 擴(kuò)散器在供電網(wǎng)絡(luò)中占用的面積。
優(yōu)選地，確定每個(gè)電流擴(kuò)散器的尺寸，使得它沿供電柵格的各 個(gè)邊延伸一個(gè)距離，這個(gè)距離比電流擴(kuò)散器從各個(gè)邊延伸進(jìn)入供電柵 格的距離大，這會(huì)減小電流擴(kuò)散器對集成電路中的互連布線的影響。
在一個(gè)實(shí)施例中，電流擴(kuò)散器在形狀上基本上是矩形，這會(huì)非 常經(jīng)濟(jì)，設(shè)計(jì)比較簡單。
可替換地，電流擴(kuò)散器在形狀上基本上是半圓形，這種實(shí)現(xiàn)是 非常面積有效的。
優(yōu)選地，提供了用于多個(gè)供電焊盤中的每一個(gè)的電流擴(kuò)散器，
這使得IR降得到最佳的改善。
優(yōu)選地，供電網(wǎng)絡(luò)用于向集成電路提供電源和接地。
優(yōu)選地，每個(gè)供電焊盤用于連接至各自的一個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)或接地。
優(yōu)選地，在用于電源的電流擴(kuò)散器和用于接地的電流擴(kuò)散器重
疊的區(qū)域中，用梳狀結(jié)構(gòu)來交錯(cuò)布置電流擴(kuò)散器。
在特定的實(shí)施例中，在一個(gè)或多個(gè)金屬化層中形成供電柵格。 在一個(gè)實(shí)施例中，在與供電柵格相同的一個(gè)或多個(gè)金屬化層中
形成電流擴(kuò)散器，這意味著減小了電流擴(kuò)散器所需的資源。
可替換地，在與供電柵格不同的一個(gè)或多個(gè)金屬化層中形成電
流擴(kuò)散器。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，在后鈍化層(post-passivation layer)中形成電流擴(kuò)散器，這提供了一種非常便宜的降低IR降的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種集成電路，這種集成電 路包括上述的供電網(wǎng)絡(luò)。


現(xiàn)在，參照下列附圖，只通過示例的方式對本發(fā)明進(jìn)行說明，
其中-
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的供電網(wǎng)絡(luò)； 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的供電網(wǎng)絡(luò)； 圖3是包括根據(jù)本發(fā)明的電流分流器的集成電路的橫截面； 圖4是集成電路的橫截面，在該集成電路中，在后鈍化層中形 成電流擴(kuò)散器的圖案；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的供電網(wǎng)絡(luò)的一部分；
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的供電網(wǎng)絡(luò)；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的供電網(wǎng)絡(luò)；
圖8是根據(jù)本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)重疊的電流擴(kuò)散器的俯
視圖9是示出了五種不同供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的IR降中的差異的示圖。
具體實(shí)施例方式
如上所述，在集成電路或片上系統(tǒng)(SoC)中，提供了供電網(wǎng)絡(luò) 來利用來自外部電源的供電對電路中的元件進(jìn)行供電。供電網(wǎng)絡(luò)包括 電源網(wǎng)絡(luò)和接地網(wǎng)絡(luò)。在下文中，術(shù)語"供電網(wǎng)絡(luò)"旨在覆蓋電源網(wǎng) 絡(luò)和接地網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)或兩者。從而，在本說明書中，在電源網(wǎng) 絡(luò)中的IR降或者IR降的改善或減小的任何指代同樣適用于接地網(wǎng)絡(luò) 中的電壓上升或者電壓上升的改善或減小。
在傳統(tǒng)的供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，供電焊盤和供電柵格之間的連接很 小，這意味著供電柵格中擴(kuò)散的電流很小。眾所周知，減小供電柵格 中的電阻對于減小供電網(wǎng)絡(luò)中的IR降是有效的。不過，現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)
8識到，為了提供IR降中的有效改善，只需要減小靠近供電焊盤附近 的供電柵格的電阻。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種更有效的解決方 案(在資源成本和所需空間方面)，來改善供電焊盤附近的供電柵格 中的導(dǎo)電場。
圖l示出了根據(jù)本發(fā)明的供電網(wǎng)絡(luò)2。網(wǎng)絡(luò)2包括供電柵格4、 多個(gè)供電焊盤6和用于多個(gè)供電焊盤6中的每一個(gè)的電流擴(kuò)散器8， 多個(gè)供電焊盤6位于供電柵格4周圍，每個(gè)供電焊盤都與供電柵格4 的邊緣電接觸，每個(gè)電流擴(kuò)散器8與各自的供電焊盤6和供電柵格4 電接觸。圖中的點(diǎn)劃線表示圖中的間斷。應(yīng)當(dāng)理解的是，供電網(wǎng)絡(luò)的
圖不是按比例繪制的。
雖然在本發(fā)明的附圖中，供電網(wǎng)絡(luò)2中的每個(gè)供電焊盤6均被 圖示為具有一個(gè)相關(guān)的電流擴(kuò)散器8，應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明的可 替換實(shí)施例中，可以只對供電網(wǎng)絡(luò)2中的一些供電焊盤6提供了各自 的電流擴(kuò)散器8。
供電柵格4包括多個(gè)導(dǎo)電帶或?qū)щ娋€。雖然供電柵格4被示為 基本上是正方形形狀，應(yīng)當(dāng)理解的是供電柵格4可以是任意需要的形 狀。
在這個(gè)圖示的實(shí)施例中，雖然供電柵格4具有與該柵格4上的 其他導(dǎo)線電接觸的外環(huán)10，但是這個(gè)環(huán)10比通常的外圍電源環(huán)窄的 多。例如，在圖示的實(shí)施例中，外環(huán)10具有可以與柵格4中的其他 導(dǎo)線的寬度相當(dāng)或相等的寬度，而通常的外圍電源環(huán)是柵格中其他導(dǎo) 線的寬度50倍量級。由于這種寬度的顯著降低，不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為外環(huán)IO 是外圍的電源環(huán)。
在本發(fā)明的一個(gè)可替換實(shí)施例中，可以從供電網(wǎng)絡(luò)2中整個(gè)地 省略外環(huán)10。
如圖所示，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中提供了四個(gè)供電焊盤6，其 中， 一個(gè)供電焊盤6位于接近供電柵格4的每個(gè)邊緣中點(diǎn)的位置。在 本發(fā)明的一個(gè)可替換實(shí)施例中，在柵格4的每個(gè)邊緣上均提供了多個(gè) 供電焊盤6。在本發(fā)明的另一個(gè)可替換實(shí)施例中，可以將供電焊盤布 置在供電柵格4的周圍，以便柵格4的一個(gè)或多個(gè)邊緣上沒有附接供電焊盤6。
如上所述，為每個(gè)供電焊盤6提供了電流擴(kuò)散器8，電流擴(kuò)散器
8與供電焊盤6和供電柵格4電接觸。每個(gè)電流擴(kuò)散器8的功能是改 善供電焊盤6和供電柵格4之間的電接觸，形成電流擴(kuò)散器8，以便 它們的電阻比供電柵格4中的導(dǎo)線的電阻低。當(dāng)從上觀看供電網(wǎng)絡(luò)2 時(shí)，電流擴(kuò)散器8從它們各自的供電焊盤6延伸到供電柵格4，從而 與供電柵格4的各個(gè)部分重疊。
如上所述，柵格4可以是電源柵格或接地柵格，如果需要多個(gè) 電源域，可以是電源l、電源2等中的一個(gè)或多個(gè)。
可以在供電柵格4的同一金屬化層中形成電流擴(kuò)散器8，在這種 情況下，用供電柵格4中的導(dǎo)線整體形成電流擴(kuò)散器8。在可替換實(shí) 施例中，可以在與供電柵格4不同的金屬化層中形成電流擴(kuò)散器8， 在這種情況下，電流擴(kuò)散器8與供電柵格4中的導(dǎo)線是分離的結(jié)構(gòu)。 在下文詳細(xì)討論的另一個(gè)實(shí)施例中，可以在兩個(gè)或多個(gè)金屬化層中形 成供電柵格4，這意味著電流擴(kuò)散器8的各個(gè)部分也可以形成在這些 層的每一個(gè)中。
在圖示的實(shí)施例中，電流擴(kuò)散器8是一個(gè)完全的金屬板，其大 小使得它可以有效地覆蓋供電柵格4的一部分。該完全金屬板完全覆 蓋了供電焊盤6，并向集成電路的中心區(qū)域延伸?？商鎿Q地，如圖2 所示，在該完全金屬板上有小孔來釋放機(jī)械應(yīng)力。作為另一個(gè)可替換 實(shí)施例，可以將電流擴(kuò)散器8形成為比供電柵格4更密集的柵格。金 屬密度越高，實(shí)施效率越好。
在集成電路工藝中，可以在任何一個(gè)金屬化層中形成電流擴(kuò)散 器8的圖案，雖然優(yōu)選采用更高和更厚的層。在一個(gè)實(shí)施例中，在后 鈍化層中形成電流擴(kuò)散器8的圖案，該后鈍化層是一個(gè)額外的金屬 層，通常(但不限于)在己完成的集成電路頂部的點(diǎn)對點(diǎn)連線中形成 該額外金屬層的圖案，來對輸入端、輸出端和/或供電焊盤6進(jìn)行重 新定位。該后鈍化層可以是一個(gè)鋁層。鈍化層被用來保護(hù)下面的集成 電路不受流動(dòng)離子、潮濕、過渡金屬和污物的損害。 一種后鈍化層己 知為ALUCAP層或RDL (重新分配層)。用穿過鈍化層的通孔將電流擴(kuò)散器8連接至與供電焊盤6相關(guān) 的供電柵格4。使電流擴(kuò)散器8位于這個(gè)層提供了一種非常便宜的降 低IR降的方法。
如圖所示，電流擴(kuò)散器8可以位于與供電柵格4相同的層中或
者集成電路中的其他層中。
圖3是集成電路50的截面，集成電路50包括根據(jù)本發(fā)明的電 流擴(kuò)散器。在沒有按照比例繪制的圖中，提供了硅(或其他合適的材 料)襯底52，在其中或其上形成了電子器件54，例如，M0ST、雙極 晶體管等。在這些電子器件54上的第一電介質(zhì)層56中是通孔觸點(diǎn) 58，該通孔觸點(diǎn)58將電子器件54連接至電介質(zhì)層56上的薄金屬層 組60。在圖中，用實(shí)心矩形表示通孔觸點(diǎn)58。這些通孔58形成了襯 底52中的電子器件54和薄金屬層組60之間的電接觸。在組60中的 兩個(gè)薄金屬層中形成互連導(dǎo)線62的圖案。到下一個(gè)金屬層的通孔觸 點(diǎn)58在一個(gè)薄金屬層上的電介質(zhì)層中。這些通孔58形成了一個(gè)金屬 層中的導(dǎo)線60到下一個(gè)金屬層中的導(dǎo)線62之間的電接觸。薄金屬層 組60包括堆疊在一起的多個(gè)薄金屬和電介質(zhì)層。
通常，連續(xù)金屬層中的導(dǎo)線62在水平和垂直方向上是交替的， 在圖中用導(dǎo)線62的垂直于頁面的窄矩形和導(dǎo)線62的平行于頁面的寬 矩形來表示。
在薄金屬層組60的頂部是一組厚金屬層64。以類似于薄金屬層 組60中的互連62的方式形成互連66和68。
在本發(fā)明的圖示實(shí)施例中，在組64中的一個(gè)或多個(gè)厚金屬層中 形成電流擴(kuò)散器的圖案。在圖中，在來自互連66和68的兩個(gè)頂部金 屬層中制成電流擴(kuò)散器。在頂部非第一層金屬層中，電源的電流擴(kuò)散 器導(dǎo)線66a是三個(gè)一組的，在圖中表示為垂直于紙面。這組用虛線圖 示的標(biāo)號66b的接地導(dǎo)線位于三個(gè)電源線組66a之間。平行于紙面的 用于電源的電流擴(kuò)散器導(dǎo)線68位于組64的最上層金屬層。鈍化層 70位于厚金屬層組64的頂部。
圖4示出了在后鈍化層中形成電流擴(kuò)散器的圖案的集成電路。 在圖4中，對集成電路50的與圖3中的集成電路中相同的部件給予了相同的參考數(shù)字。
在這個(gè)圖示的實(shí)施例中，提供了貫穿鈍化層70延伸至后鈍化金
屬層72的通孔58。在這個(gè)后鈍化金屬層72中可以形成電流擴(kuò)散器。 可以以與薄或厚金屬層組60、 64中的電流擴(kuò)散器結(jié)合的方式形成電 流擴(kuò)散器，或者在與形成在薄或厚金屬層組60、 64中的電源柵格相 連接的后鈍化層72中單獨(dú)地形成電流擴(kuò)散器。另一個(gè)鈍化層74位于 所述后鈍化層72上。
理想地，電流擴(kuò)散器8應(yīng)當(dāng)盡可能地大。不過，如果形成電流 擴(kuò)散器8的圖案的那個(gè)層或那些層被用作其他互連，必須以電流擴(kuò)散 器8實(shí)現(xiàn)對IR降的最有效改善時(shí)使對采用這個(gè)層的其他連接的影響 最小的方式形成電流擴(kuò)散器8的形狀。每個(gè)電流擴(kuò)散器8將從各自的 供電焊盤6延伸到供電柵格4。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然電流擴(kuò)散器8的
寬度比它們的深度大是優(yōu)選的，但是根據(jù)本發(fā)明可以采用任何形狀的 電流擴(kuò)散器8。換句話說，優(yōu)選地是，電流擴(kuò)散器8沿供電柵格4的 邊緣延伸的距離比電流擴(kuò)散器8向供電柵格4的中心延伸的距離大。
例如，在圖1和圖2所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，電流擴(kuò)散器8 具有矩形形狀，其中，各個(gè)電流焊盤6位于電流擴(kuò)散器8的長邊緣的 中心所在的線上。矩形的電流擴(kuò)散器8非常經(jīng)濟(jì)并易于設(shè)計(jì)。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的供電網(wǎng)絡(luò)2。供電網(wǎng)絡(luò)2 如上文參照圖l和圖2所述的那樣，其中，電流擴(kuò)散器8具有矩形結(jié) 構(gòu)。不過，使電流擴(kuò)散器8定向，以便它們延伸到供電柵格4比它們 沿供電柵格4的邊緣延伸要遠(yuǎn)。換句話說，電流擴(kuò)散器8的深度比它 們的寬度大。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的供電網(wǎng)絡(luò)2。供電網(wǎng)絡(luò)2 如上文參照圖1所述的那樣。不過，在這個(gè)實(shí)施例中，電流擴(kuò)散器8 具有半圓的外形，圓心與各自的供電焊盤6位于一條線上。電流擴(kuò)散 器8的這種實(shí)現(xiàn)非常有面積效率。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的供電網(wǎng)絡(luò)2。在這個(gè)實(shí)施 例中，提供了供電柵格82和接地柵格84。供電柵格82包括互連的 水平導(dǎo)線86和垂直導(dǎo)線88,接地柵格84包括互連的水平導(dǎo)線90和垂直導(dǎo)線92。
在兩個(gè)分離的金屬化層中形成供電柵格82和接地柵格84，其 中，在第一金屬化層中形成水平導(dǎo)線86和90，在第一層上面的第二 金屬化層中形成垂直導(dǎo)線88和92。在圖7中示出了第一層中的水平 導(dǎo)線86和90，其中，用點(diǎn)填充了這些線條，同時(shí)在圖7中示出了第 二層中的垂直導(dǎo)線88和92，其中，這些線條是空白的。用實(shí)線輪廓 來圖示形成了電源供電柵格82的導(dǎo)線86和88，用虛線輪廓來圖示 形成了接地柵格84的導(dǎo)線90和92。用通孔93互連兩個(gè)金屬化層中 的合適的導(dǎo)線，形成了供電柵格82和接地柵格84。
在這個(gè)圖示的實(shí)施例中，為供電柵格82提供了電流擴(kuò)散器8， 電流擴(kuò)散器8與各個(gè)供電焊盤6和供電柵格82電接觸。電流擴(kuò)散器 8包括水平金屬帶94 (和第一層中的水平導(dǎo)線86和90—樣打了點(diǎn)) 和垂直金屬帶96 (和第二層中的垂直導(dǎo)線88和92—樣是空白的)， 這些導(dǎo)線是與供電柵格82中的各個(gè)導(dǎo)線一起整個(gè)形成的。水平和垂 直金屬帶94、 96比電源供電柵格82中的水平導(dǎo)線和垂直導(dǎo)線86、 88寬，因此，從而它們具有較低的電阻。
從而，由于在兩個(gè)金屬化層中形成了供電柵格82，而且在兩個(gè) 層中形成了電流擴(kuò)散器8，其中在第一金屬化層中與水平導(dǎo)線86 — 起整體地形成了電流擴(kuò)散器8的一部分(水平金屬帶94)，在第二 金屬化層中與垂直導(dǎo)線88 —起整體地形成了第二部分(垂直金屬帶 96)。如圖所示，用通孔93互連電流擴(kuò)散器8的這兩個(gè)部分，和/ 或它們可以與各個(gè)供電焊盤6都有分離的電接觸。電流擴(kuò)散器8的這 兩個(gè)部分具有相同或者不同的外形形狀，這取決于集成電路中的局部 層的需要。
每個(gè)水平和垂直金屬帶94、 96可以包括比如圖7所示的水平和 垂直導(dǎo)線86、 88寬得多的單個(gè)帶，或者可以包括多個(gè)與供電柵格82 中的每條導(dǎo)線86和88平行的帶，這些帶互連起來形成一個(gè)復(fù)合的帶， 這個(gè)復(fù)合的帶要比各個(gè)導(dǎo)線86、 88寬得多。
圖示的電流擴(kuò)散器8是矩形形狀，其向供電柵格82延伸的距離 為r，并具有2r的寬度。
13圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例的分別用于供電柵格和 接地柵格的一對電流擴(kuò)散器。在這個(gè)實(shí)施例中，用于供電柵格的供電
焊盤98位于用于接地柵格的接地焊盤100附近，用于電流擴(kuò)散器102 和104的優(yōu)選區(qū)域重疊。電流擴(kuò)散器102、 104位于例如后鈍化層的 相同金屬化層，這意味著它們必須共用共有區(qū)域，因'此，在重疊區(qū)域 中采用了梳狀結(jié)構(gòu)106。電流擴(kuò)散器102和104通過通孔連接至下面 的供電柵格和接地柵格。
應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)電流擴(kuò)散器102和104均是根據(jù)圖7所示的 實(shí)施例時(shí)(即，它們都是形成在集成電路的兩個(gè)層中)，在每個(gè)層的 重疊區(qū)域中采用分離的梳狀結(jié)構(gòu)106。
以電流擴(kuò)散器102和104均占重疊區(qū)域中大約45%的可用面積的 方式優(yōu)選地確定梳狀結(jié)構(gòu)106的尺寸。
作為根據(jù)本發(fā)明的電流擴(kuò)散器的有效性的例子，考慮圖2中所 示的集成電路。為了容易解釋，在圖2中沒有圖示接地柵格，將圖2 中示出的供電柵格4認(rèn)為是電源供電柵格。
電子電路和有源單元的內(nèi)核的大小為8.8x8.8mm2。在相同厚度 和電阻率的兩個(gè)金屬層中設(shè)計(jì)了電源柵格和接地柵格。較低的金屬層 包括水平方向上的175根電源線和175根接地線，較高的金屬層包括 垂直方向上的175根電源線和175根接地線。電源線之間的間距是 50pm，地線之間的間距也是50jmi。柵格中的每個(gè)電源線和每個(gè)地線 的寬度均為5|im，以便在每個(gè)層中的電源柵格的金屬覆蓋是10%， 每個(gè)層中的接地柵格的金屬覆蓋也是10%。
在柵格4的每一側(cè)的中間提供供電焊盤6。未示出接地焊盤。在 下文中，將只討論電源柵格的IR降，雖然可以在接地柵格中獲得電 壓上升的相似結(jié)果。
在每個(gè)供電焊盤6處，提供了矩形的電流擴(kuò)散器8，雖然沒有按 照比例繪制電流擴(kuò)散器8。在下文的示例中，如果應(yīng)用了外圍的電流 環(huán)，則去除電流擴(kuò)散器8。而且，在電流擴(kuò)散器8如同參照圖7說明 的實(shí)施例中那樣位于兩個(gè)層，或者位于兩個(gè)層中的任一層的情況下， 考慮不同形狀的電流擴(kuò)散器8。
14在這個(gè)例子中考慮了五種不同的結(jié)構(gòu)。第一種結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的不具有任何電流擴(kuò)散器或外圍電源環(huán)的電源柵格。這種結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖1、 2、 5或6中的任何一個(gè)中示出的結(jié)構(gòu)在去掉電流擴(kuò)散器8后的結(jié)構(gòu)。
第二種結(jié)構(gòu)包括傳統(tǒng)的電源柵格，該電源柵格具有電寬度為
1651im的電源環(huán)，這個(gè)電寬度是電源線寬度的33倍。由于技術(shù)的限制，幾何寬度為200pm。在下文中，設(shè)計(jì)外圍環(huán)在供電柵格周圍，這將尺寸增大至9.2X9.2mm2。應(yīng)當(dāng)注意的是，實(shí)際上，電源環(huán)可以是在內(nèi)核的內(nèi)部，因此，面積沒有增大。
第三種結(jié)構(gòu)是如圖2所示的供電網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)供電焊盤6連接至矩形的電流擴(kuò)散器8。電流擴(kuò)散器8的布局基本上如圖7所示。每個(gè)電流擴(kuò)散器8的尺寸是1.1x0.55 mm^在每個(gè)金屬層中的電源柵格的金屬覆蓋是80%。每個(gè)層中的接地柵格的金屬覆蓋為10%。
第四種結(jié)構(gòu)類似于第三種結(jié)構(gòu)，但將電流擴(kuò)散器8旋轉(zhuǎn)了 90° ，以便可以像圖5所示的那樣對它們進(jìn)行定向。
第五種結(jié)構(gòu)也類似于第三種結(jié)構(gòu)，但電流擴(kuò)散器8對應(yīng)于圖6中所示的電流擴(kuò)散器的形狀。每個(gè)半圓形電流擴(kuò)散器8的面積等于第三種和第四種結(jié)構(gòu)中的每個(gè)電流擴(kuò)散器8的面積。圖9是各種結(jié)構(gòu)在減小供電網(wǎng)絡(luò)中的IR降方面的有效性的圖形表示。橫跨圖形的水平軸顯示的是不同的結(jié)構(gòu)，其中，在垂直軸上示出了 IR降。對IR降進(jìn)行了歸一化，以便在與沒有電流擴(kuò)散器或外圍電源環(huán)的傳統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)相對應(yīng)的第一種結(jié)構(gòu)中經(jīng)受的電壓降為1。
可以看到，在與帶有外圍電源環(huán)的傳統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)相對應(yīng)的第二種結(jié)構(gòu)中的IR降大約有62。/。的改善。
用電流擴(kuò)散器8的三種不同布置分析了第三、第四和第五中結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)。第一種布置對應(yīng)于圖7所示的結(jié)構(gòu)，其中，提供了兩個(gè)水平和垂直金屬帶94、 96。用圖9中的實(shí)心點(diǎn)來圖形地表示用第一種布置獲得的IR降。
用圖9中的十字交叉圖形地表示出其IR降的第二種布置對應(yīng)于圖7中所示的電流擴(kuò)散器，其中去除了水平金屬帶94。用圖9中的空心點(diǎn)圖形地表示出其IR降的第三種布置對應(yīng)于圖
7中所示的電流擴(kuò)散器，其中去除了垂直金屬帶96。
可以看到，第二種結(jié)構(gòu)中的外圍電源環(huán)將IR降降低了大約62%。還可以看到，當(dāng)電流擴(kuò)散器與第一種布置一致時(shí)，在第三種、第四種和第五種結(jié)構(gòu)中的電流擴(kuò)散器將IR降降低了與外圍電源環(huán)相當(dāng)?shù)?br> 不過，外圍電源環(huán)所需的面積是4x0.2x8.8mm2=7 mm2，而電流擴(kuò)散器所需的面積只是4X0.605mm2=2.4mm2。從而，電流擴(kuò)散器提供了與外圍電源環(huán)相同的IR降，但采用了幾乎少3倍的面積。
還可以看到，相對于第一種布置，根據(jù)第二和第三種布置的電流擴(kuò)散器分別減小了大約50%和25%的111降。從而，具有指向供電柵格中心的加寬導(dǎo)線的電流擴(kuò)散器在降低IR降方面比具有平行于供電柵格的邊緣的加寬導(dǎo)線的電流擴(kuò)散器更有效。
應(yīng)當(dāng)注意的是，這種差異對于第四種結(jié)構(gòu)更顯著，但這種結(jié)構(gòu)具有以下缺點(diǎn)相比第三種或第五種結(jié)構(gòu)，電流擴(kuò)散器向供電柵格的中心延伸得更多，這意味著在集成電路中更可能妨礙互連布線。
不過，可以理解的是，當(dāng)電流擴(kuò)散器與第一種布置一致時(shí)，它們在降低IR降方面更加有效。
還應(yīng)當(dāng)注意的是，整個(gè)板形的電流擴(kuò)散器與包括水平和垂直導(dǎo)線的兩層電流擴(kuò)散器具有相似的性質(zhì)。
因此，提供了一種用于集成電路或片上系統(tǒng)的具有低IR降的供電網(wǎng)絡(luò)，其中，所需的片上面積和布線資源最小。特別是，當(dāng)在集成電路的外圍有很少的布線時(shí)，電流擴(kuò)散器8可以占用其中形成了供電柵格4的圖案的較高金屬層中所有可用的金屬，這意味著電流擴(kuò)散器8的使用不會(huì)增大集成電路中所需的硅面積。當(dāng)在集成電路的外圍有信號互連時(shí)，電流擴(kuò)散器8可能需要一些額外的硅面積，這個(gè)面積最多等于電流擴(kuò)散器8的總面積。
盡管在附圖和上文的說明中對本發(fā)明進(jìn)行了圖示和詳細(xì)說明，但是將這種圖示和說明認(rèn)為是說明性的或示例性的，并不是限制性的；本發(fā)明并不局限于公開的實(shí)施例。從附圖、公開和所附權(quán)利要求的學(xué)習(xí)中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)踐所要求的發(fā)明中可以理解和實(shí)現(xiàn)對公開的實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中，術(shù)語"包括"不排除其他部件或步驟，不定冠詞"一個(gè)"或"一種"不排除多個(gè)的存在。簡單的事實(shí)是在不同的從屬權(quán)利要求中互相引用的某些手段并不表示這些方法的手段來獲得優(yōu)勢。在權(quán)利要求中的任一標(biāo)號均不應(yīng)當(dāng)被理解為對范圍的限制。
權(quán)利要求
1. 一種用于集成電路的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，所述供電網(wǎng)絡(luò)(2)包括供電柵格(4)；多個(gè)供電焊盤(6)，每個(gè)供電焊盤(6)均與所述供電柵格(4)的邊緣電接觸；電流擴(kuò)散器(8)，其用于多個(gè)供電焊盤(6)的至少一個(gè)，每個(gè)電流擴(kuò)散器(8)均與各自的供電焊盤(6)和供電柵格(4)電接觸；確定每個(gè)電流擴(kuò)散器(8)的尺寸，使它與所述供電柵格(4)的各個(gè)部分重疊；以及每個(gè)電流擴(kuò)散器(8)均具有比所述供電柵格(4)低的電阻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中，每個(gè)電流擴(kuò) 散器(8)均包括金屬板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中，所述金屬板 是帶槽的。
4. 根據(jù)之前任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中， 所述供電柵格(4)包括第一組導(dǎo)線和第二組導(dǎo)線，使第一組導(dǎo)線被 定向成垂直于第二組導(dǎo)線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中，每個(gè)電流擴(kuò) 散器(8)均包括金屬帶(94， 96)，所述金屬帶比所述供電柵格(4) 的各個(gè)部分中的導(dǎo)線寬，并與這些導(dǎo)線重疊。
6. 根據(jù)之前任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中， 確定每個(gè)電流擴(kuò)散器(8)的尺寸，使得它沿供電柵格(4)的各個(gè)邊 緣延伸一個(gè)距離，這個(gè)距離比電流擴(kuò)散器(8)從各個(gè)邊緣延伸到供電柵格(4)的距離大。
7. 根據(jù)之前任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中，所述電流擴(kuò)散器(8)基本上是矩形形狀。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中，所 述電流擴(kuò)散器(8)基本上是半圓形形狀。
9. 根據(jù)之前任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中， 提供了用于多個(gè)供電焊盤(6)的每一個(gè)的電流擴(kuò)散器(8)。
10. 根據(jù)之前任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中， 所述供電網(wǎng)絡(luò)(2)用于對集成電路提供電源和接地。
11. 根據(jù)項(xiàng)權(quán)利要求IO所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中，每個(gè)供 電焊盤(6)均用于連接至各自的一個(gè)電壓供電或接地層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中，在用于電 壓供電的電流擴(kuò)散器(8)和用于接地層的電流擴(kuò)散器(8)重疊的區(qū) 域中，用梳狀結(jié)構(gòu)(106)交錯(cuò)布置電流擴(kuò)散器(8)。
13. 根據(jù)之前任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中， 在一個(gè)或多個(gè)金屬化層中形成所述供電柵格(4)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中，在與所述 供電柵格(4)相同的一個(gè)或多個(gè)金屬化層中形成所述電流擴(kuò)散器(8)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中，在與供電 柵格(4)不同的一個(gè)或多個(gè)金屬化層中形成所述電流擴(kuò)散器(8)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，其中，在后鈍化 層中形成所述電流擴(kuò)散器(8)。
17. —種集成電路，其包括權(quán)利要求1至12中的任何一項(xiàng)權(quán)利 要求所述的供電網(wǎng)絡(luò)(2)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的集成電路，其中，在所述集成電路 的一個(gè)或多個(gè)金屬化層中形成所述供電網(wǎng)絡(luò)(2)中的供電柵格(4)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的集成電路，其中，在與所述供電柵 格(4)相同的一個(gè)或多個(gè)金屬化層中形成所述電流擴(kuò)散器(8)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的集成電路，其中，在與所述供電柵 格(4)不同的一個(gè)或多個(gè)金屬化層中形成所述電流擴(kuò)散器(8)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的集成電路，其中，在所述集成電路 頂部上的后鈍化層中形成所述電流擴(kuò)散器(8)。
全文摘要
提供了一種用于集成電路的供電網(wǎng)絡(luò)(2)，所述供電網(wǎng)絡(luò)(2)包括供電柵格(4)；多個(gè)供電焊盤(6)，每個(gè)供電焊盤(6)均與供電柵格(4)的邊緣電接觸；電流擴(kuò)散器(8)，其用于多個(gè)供電焊盤(6)中的至少一個(gè)，每個(gè)電流擴(kuò)散器(8)與各自的供電焊盤(6)和供電柵格(4)電接觸，確定每個(gè)電流擴(kuò)散器(8)的尺寸，使得每個(gè)電流擴(kuò)散器(8)與供電柵格(4)的各個(gè)部分重疊，每個(gè)電流擴(kuò)散器(8)均具有比供電柵格(4)低的電阻。另外的實(shí)施例提供了具有上述的供電網(wǎng)絡(luò)的集成電路。
文檔編號H01L23/528GK101479848SQ200780024575
公開日2009年7月8日 申請日期2007年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者安德魯·T·阿普爾比, 彼得魯斯·J·A·M·范德維爾 申請人:Nxp股份有限公司