一種3D堆疊芯片的TSV修復系統及方法與流程

本申請涉及集成電路，尤其涉及一種3d堆疊芯片的tsv修復系統及方法。

背景技術：

1、隨著集成電路的發展，許多應用都對芯片提出了小型化、高速、高帶寬以及低功耗的要求。而隨著摩爾定律逐漸失效，通過采用先進的封裝技術來增加芯片性能，降低尺寸和功耗已經成為一種新的趨勢。其中，3d堆疊封裝是將多片芯片或者晶圓進行堆疊，通過對芯片進行減薄和刻蝕，形成硅通孔（through?silicon?via，tsv）以實現上下層芯片的互聯，這可以縮短芯片間的互聯線，實現高速、低功耗和小面積的要求。

2、然而，在制備過程中可能由于工藝原因而形成絕緣層完整性缺損、凸點開路和填孔空隙等故障，這些故障導致的tsv質量不合格會影響堆疊后的芯片的正常工作。相關技術在進行tsv檢測時，通常會對整條tsv鏈進行檢測，若發現整條tsv鏈存在由于工藝缺陷導致開路的tsv，則替換整條tsv鏈。在芯片面積有限和備用tsv資源有限的情況下，會導致備用tsv資源浪費，且無法使用有限資源對更多缺陷tsv進行修復，造成芯片良率低下。

技術實現思路

1、本申請的主要目的在于提供一種3d堆疊芯片的tsv修復系統及方法，至少能夠解決相關技術中tsv修復方法的修復資源的利用率較低，造成芯片良率較低的問題。

2、為實現上述目的，本申請第一方面提供了一種3d堆疊芯片的tsv修復系統，包括：至少兩個堆疊的芯片、至少一個tsv陣列、至少一個tsv電流檢測電路及控制器，所述芯片包括移位寄存器模塊，兩個芯片通過所述tsv陣列關聯，所述tsv電流檢測電路及所述移位寄存器模塊均分別與所述tsv陣列、所述控制器連接，所述tsv模塊包括多個主tsv組及多個備用tsv組；所述tsv電流檢測電路用于：檢測所述tsv陣列中各主tsv組的電流值，并將所述電流值上傳至所述控制器；所述控制器用于：若根據所述電流值確定相應的目標tsv組處于異常狀態，則生成相應的控制信號傳輸至相應的所述移位寄存器模塊；其中，所述控制信號用于指示所述移位寄存器模塊將傳輸至所述目標tsv組的數據轉移至所述tsv陣列中其余處于正常狀態的所述主tsv組或所述備用tsv組。

3、本申請第二方面提供了一種tsv修復方法，包括如本申請第一方面所述的3d堆疊芯片的tsv修復系統，該tsv修復方法包括：tsv電流檢測電路檢測tsv陣列中各主tsv組的電流值，并將所述電流值上傳至控制器；若所述控制器根據所述電流值確定相應的目標tsv組處于異常狀態，則生成相應的控制信號傳輸至相應的移位寄存器模塊；其中，所述控制信號用于指示所述移位寄存器模塊將傳輸至所述目標tsv組的數據轉移至所述tsv陣列中其余處于正常狀態的主tsv組或備用tsv組。

4、從上述描述可知，本申請通過tsv電流檢測電路檢測每個主tsv組的電流，再由控制器根據檢測到的電流確定相應的主tsv組是否存在故障，若主tsv組存在故障，則通過移位寄存器模塊將流經該故障tsv組的數據傳輸至其余正常的主tsv組或備用tsv組，也即用其余正常的主tsv組或備用tsv組替換該故障tsv組，從而能夠有效節省修復資源、提高修復資源的利用率，以提高芯片的良率。

技術特征：

1.一種3d堆疊芯片的tsv修復系統，其特征在于，包括：至少兩個堆疊的芯片、至少一個tsv陣列、至少一個tsv電流檢測電路及控制器，所述芯片包括移位寄存器模塊，兩個芯片通過所述tsv陣列關聯，所述tsv電流檢測電路及所述移位寄存器模塊均分別與所述tsv陣列、所述控制器連接，所述tsv模塊包括多個主tsv組及多個備用tsv組；

2.根據權利要求1所述的tsv修復系統，其特征在于，還包括多個tsv通路選擇電路，每個所述主tsv組均包括至少兩個并聯的子tsv，每個所述備用tsv組均包括至少兩個并聯的子備用tsv，所述tsv通路選擇電路分別與相應的所述主tsv組及所述tsv電流檢測電路連接。

3.根據權利要求2所述的tsv修復系統，其特征在于，所述tsv通路選擇電路包括第一開關管、第二開關管、第一反相器及第一傳輸門；

4.根據權利要求3所述的tsv修復系統，其特征在于，所述tsv通路選擇電路還包括第三開關管、第四開關管、第二反相器及第二傳輸門；

5.根據權利要求2所述的tsv修復系統，其特征在于，所述tsv電流檢測電路包括第五開關管、第六開關管及第七開關管；

6.根據權利要求1所述的tsv修復系統，其特征在于，包括多個堆疊的芯片、多個tsv陣列及多個tsv電流檢測電路，相鄰兩個芯片之間通過所述tsv陣列關聯，所述tsv陣列與至少一個所述tsv電流檢測電路連接，首個芯片中所述移位寄存器模塊與對應的tsv陣列連接且用于與外部的數據源生成器連接，末尾芯片中所述移位寄存器模塊與對應的tsv陣列連接且用于與外部的數據處理設備連接，中間芯片中所述移位寄存器模塊分別與對應的兩個tsv陣列的一端連接。

7.一種tsv修復方法，其特征在于，應用于如權利要求1至6任一項所述的3d堆疊芯片的tsv修復系統，所述tsv修復方法包括：

8.根據權利要求7所述的tsv修復方法，其特征在于，所述電流值包括第一tsv電流值及第二tsv電流值，所述tsv電流檢測電路檢測tsv陣列中各主tsv組的電流值，包括：

9.根據權利要求8所述的tsv修復方法，其特征在于，所述若所述控制器根據所述電流值確定相應的目標tsv組處于異常狀態，則生成相應的控制信號傳輸至相應的移位寄存器模塊，包括：

10.根據權利要求7所述的tsv修復方法，其特征在于，所述備用tsv組位于所述目標tsv組所在行或所在列的末尾位置，所述生成相應的控制信號傳輸至相應的移位寄存器模塊之后，還包括：

技術總結
本申請提供了一種3D堆疊芯片的TSV修復系統及方法，該TSV修復系統包括至少兩個堆疊的芯片、至少一個TSV陣列、至少一個TSV電流檢測電路及控制器，芯片包括移位寄存器模塊，兩個芯片通過TSV陣列關聯，TSV電流檢測電路及移位寄存器模塊均分別與TSV陣列、控制器連接，TSV模塊包括多個主TSV組及多個備用TSV組。本申請通過TSV電流檢測電路檢測每個主TSV組的電流，再由控制器根據檢測到的電流確定相應的主TSV組是否存在故障，若主TSV組存在故障，則通過移位寄存器模塊將流經該故障TSV組的數據傳輸至其余正常的主TSV組或備用TSV組，也即用其余正常的主TSV組或備用TSV組替換該故障TSV組，從而能夠有效節省修復資源、提高修復資源的利用率，以提高芯片的良率。

技術研發人員：鄧玉良,朱曉銳,殷中云,楊彬,榮鵬,鄭偉坤
受保護的技術使用者：深圳市國微電子有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13