[发明专利]具有集成去耦电容的电源布线

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路的设计和制造。更具体地，本发明涉及一种包括半导体基板和多个导电层的集成电路芯片，所述导电层被设置在半导体基板上且被介电层隔开，用于芯片上电源和电子信号的分布，其中集成电路芯片包括电源分布网络。本发明还涉及一种制造用于集成电路芯片的电源分布网络的方法，以及包含这样的集成电路芯片的电子装置。

背景技术

大型数字集成电路（IC）（诸如大型“标准闸门电子组件”）中的电源布线，通常是通过在整个数字区域上从“北到南”和/或从“西到东”的厚金属条（通常是IC形成过程中的两个顶层）来实现的（在该说明书中使用“北到南”和“东到西”分别指出基本上相互垂直的第一方向和第二方向，并且因此不用于表示正常的地理方向北到南和东到西，尽管它们可能一致）。

图1示出以电源分布网络100的形式存在的这样的电源布线的示例。在一个金属层metalz中，电流例如从北到南流动，在另一金属层metalz+1中，电流从西到东流动。仅示出了在所有方向（北、南、西和东）上延伸的整个网络的一小部分。通过通孔130使两个层彼此连接，从而形成允许电流在许多方向上流动的虚拟网状结构。如在图1中所看到，接地的条110、120和供电电压的条110’、120’分别交替布置在金属层metalz和金属层metalz+1上。

本发明人已经证实了下列利用图1中所描述的类型的电源布线的问题/缺点。

首先，其不将去耦电容直接加到该两层电源网状结构中。因此，为了得到稳定的数字电路，必须使电源去耦，这需要附加的部件。

其次，存在引起相对大量的IR降的风险。众所周知，由于电线具有一定的电阻（无论该电阻多么小），因此流过电线的电流引起压降。可使用公式V_drop=I*R计算压降（V_drop），其中I表示电流且R表示电阻。电源中的压降可对由电源供电的电路的运行造成问题。

第三，来自下方的电路中或者朝向下方的电路的不期望的信号（例如EM噪声）可通过。噪声可导致电路的延迟开关或错误开关，从而引起不可预见的运行状态。供电电压通过也被布置在顶层中，这使事情更加糟糕（这是因为在许多情况下供电电压或“电源”为干扰源）。

因此，需要针对这些问题进行改进。

发明内容

因此，本发明的目的在于消除或减少上文所提到的问题中的至少一些问题。

因此，本发明的一方面是集成电路芯片，该集成电路芯片具有用于芯片上的电源和电信号的分布的半导体基板和多个导电层，该导电层设置在该半导体基板上且由介电层隔开，其中所述集成电路芯片包括电源分布网络。所述电源分布网络包括位于所述多个导电层中的第一导电层中的导电材料的第一网状结构，用于分布电源的第一电势。电源分布网络还包括位于所述多个导电层中的与所述多个导电层中的第一导电层不同的第二导电层中的导电材料的第二网状结构，用于分布电源的第二电势。在所述多个导电层中的第一导电层中，设置导电材料的多个第一岛，每个岛位于第一网状结构的孔中且利用介电材料与第一网状结构电绝缘。

在集成电路芯片的一个或多个实施方式中，电源分布网络包括位于所述多个导电层中的第二导电层中的导电材料的多个第二岛，每个岛位于第二网状结构的孔中且利用介电材料与第二网状结构电绝缘。

此外，在集成电路芯片的一个或多个实施方式中，电源分布网络包括多个第一通孔，所述多个第一通孔延伸穿过所述多个导电层中的第一导电层和第二导电层之间的介电层并且电连接第一网状结构和多个第二岛。相应地，电源分布网络还可包括多个第二通孔，所述多个第二通孔延伸穿过所述多个导电层中的第一导电层和第二导电层之间的介电层并且电连接第二网状结构和多个第一岛。

根据本发明的实施方式，所述第一网状结构和第二网状结构均可具有规则的且重复的结构。

上文提到的导电材料可为金属，例如通常在集成电路中用于配线和电源分布的任何金属。在下文中，导电层被称作金属层，并且，在下文中，导电材料被称作金属，然而也可使用其他导电材料。关于导电材料和导电层的导电性或材料选择没有特别的限定，除了它们应具有导电性能之外。

上文提到的介电材料可为例如通常用于集成电路中的金属层的绝缘的任何介电材料，例如二氧化硅。然而，其它的介电材料也是可能的。

例如，电源的第一电势和第二电势可分别为供电电压或电源（通常称作“V_DD”或采用类似的符号）与接地（或者反之亦然）。然而，在本发明的实施方式中还可以使其他电势有效地去耦。