[发明专利]一种面向三维集成电路无冗余TSV的编码分级修复方法

说明书

本发明公开了一种面向三维集成电路无冗余TSV的编码分级修复方法，包括：根据TSV阵列中故障TSV的位置，利用回形矩阵顺序生成一维故障标记码；根据所述一维故障标记码中故障TSV的数量确定编码类型；根据所述编码类型和所述一维故障标记码生成开关标记码，以决定在所述TSV阵列中开启TSV传输与关闭TSV传输的位置；按照所述开关标记码对TSV阵列中的TSV进行开启或关闭，并利用开启的TSV对编码后的信息进行传输。本发明利用编码使传输数据长度可变，对不同级别的故障进行更合理的分级修复，使得TSV阵列在无故障时可以低串扰、低延时的传输，在少量故障时按原始输入传输而不带来额外的传输延时，在大量故障时也能完成修复而保证数据传输不出错。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种面向三维集成电路无冗余TSV的编码分级修复方法，能够通过重构信息传输长度并选择无故障的TSV传输，达到在不设置冗余TSV的前提下对不同故障状况分级修复，以提高三维集成电路的可靠性。

背景技术

从上世纪70年代以来，半导体产业按摩尔定律飞速发展。三维集成电路被认为是最有望突破后摩尔定律时期瓶颈的发展方向之一。TSV(硅通孔)是一种三维集成电路技术，它通过将垂直于芯片表面的导电孔穿过硅晶片来实现不同芯片之间的垂直互连。TSV技术可以实现高集成度的垂直互联，具有更短的信号传输距离、更快的数据传输速度等优点。

在TSV制造过程中，由于金属填充不均匀、未腐蚀、腐蚀过度、温度应力变化等原因，可能使TSV出现缺陷进而导致传输故障。为了应对传输故障所导致的芯片整体失效，研究人员已经开始采用冗余TSV(Redundant Through Silicon Via)技术。通过在TSV阵列中添加一定数目的冗余TSV，以供在TSV发生故障时可以将原传输向故障TSV的信号移至冗余TSV，达到修复的目的。

在TSV传输信号时，由于TSV相较于传统平面互连线其直径很大，且通常以阵列状紧密排布。阵列中的TSV之间会产生严重的信号串扰问题，由此影响TSV传输信号的完整性，从而降低信号的质量与三维集成电路垂直互联的信号传输速度。因此，研究人员为了减小TSV阵列间串扰问题，提出了抗串扰编码的方法，通过对所要传输的数据进行编码以替换至低串扰的码型后再用TSV传输，进而降低TSV间串扰对数据传输的影响。

三维集成电路作为新的研究方向，当前的三维堆叠工艺尚不成熟。研究人员发现未对准、晶片的弯曲与应力、杂质污染等因素会导致TSV产生故障问题，会更容易造成一个小区域内多个TSV失效，这种故障特性称为聚簇故障。相较于传统冗余修复中主要面向均匀散落在整个TSV阵列中的均匀故障，实际工程应用中聚簇故障问题更难解决且更常见。

在传统三维集成电路中，设置冗余修复的方法需要向TSV阵列中添加较多冗余TSV。传统的插入冗余方法，根据结构与阵列规模大小不同，大约占总信号TSV传输阵列的6%到20%不等。尽管有可能存在故障，但多数芯片是无故障的，而在无故障或微故障芯片工作时，冗余TSV无信号传输。而TSV直径通常为几十至上百微米，冗余TSV占用芯片面积开销较大。如何在减少TSV浪费的同时确保三维集成电路的故障修复，也是研究人员所需要考虑的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种面向三维集成电路无冗余TSV的编码分级修复方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种面向三维集成电路无冗余TSV的编码分级修复方法，包括：

S1：根据TSV阵列中故障TSV的位置，利用回形矩阵顺序生成一维故障标记码；

S2：根据所述一维故障标记码中故障TSV的数量确定编码类型；

S3：根据所述编码类型和所述一维故障标记码生成开关标记码，以决定在所述TSV阵列中开启TSV传输与关闭TSV传输的位置；