一种三维集成电路芯片及其电源布线方法技术

本发明专利技术提供了一种三维集成电路芯片及其电源布线方法，其电源布线方法采用各层金属的边缘区域仅设置一种供电类型的电源环状总线的布线方式，这样，每个金属层边缘区域的电源金属网络形成一体，电源网络得到加强，解决了现有电源布线方法存在的当电源种类很多时导致的每个电源环宽度变小的问题，同时由于同类型的电源环状总线不需要通过过孔连接，单位距离上电源网络的电阻变小，电源在金属线上损耗的电压减小，整个电源网络的电阻变小，优化了压降‑电迁移的关系，使得静电放电的问题得到改善。

Three dimensional integrated circuit chip and power supply wiring method thereof

The present invention provides a three-dimensional integrated circuit chip and a power supply wiring method, wiring way, the power supply wiring method using power bus ring edge area of each layer of metal only set a type of power supply, power supply network of each metal metal layer edge shape as a whole, the power network has been strengthened, solving problems power supply wiring method when each power supply leads to many types of ring width becomes small, and because the power ring bus of the same type need not pass through holes to connect the power supply network, resistance distance units become smaller, reducing power supply voltage in the metal line loss, the resistance of power network becomes small, optimize the relationship between pressure drop electromigration, the electrostatic discharge problem improved.

【技术实现步骤摘要】
一种三维集成电路芯片及其电源布线方法
本专利技术涉及芯片电源布线领域，尤其涉及一种三维集成电路芯片及其电源布线方法。
技术介绍
芯片版图设计的顶层电源布线，由于电源的引脚PAD是分布在四周，向芯片内部供电，而相同的电源PAD又要互连在一起。如图1所示，通常版图的画法是，顶层电源网络用一层金属做成几个电源环，不同的环对应不同的电源总线；这样的电源环有时会用到几层金属，如图2及图3所示，每一层金属都做这样的电源环，然后用过孔联通起来。这种电源布线方法存在这样的问题：如果电源种类很多，就要做若干个电源环，导致每个电源环的宽度变小，电源顶层网络很弱；如果用几层金属来做电源环，就会形成每层金属有若干个电源环，每种电源环用到不同种金属，同种电源在不同金属层次间用过孔来连接，这样既加大了整个电源网络的电阻，又使整个顶层电源网络混乱。
技术实现思路
本专利技术提供了一种三维集成电路芯片及其电源布线方法，以至少解决现有电源布线方法存在的当电源种类很多时导致的每个电源环宽度变小的问题。本专利技术提供了一种三维集成电路芯片，包括用于设置引脚的铝层、用于设置电源总线走线的金属层，金属层的数量大于或等于三维集成电路芯片所使用的电源环状总线的供电类型的数量，铝层设置在所有金属层之上；金属层包括中间区域以及边缘区域，边缘区域用于铺设电源环状总线，中间区域用于铺设电源网格总线，电源环状总线连接外界电源及引脚，电源网格总线连接电源环状总线与芯片内部元件；同一金属层的边缘区域仅铺设一种供电类型的电源环状总线。进一步的，电源网格总线包括多种供电类型的电源线；与所在金属层电源环状总线的供电类型相同且金属层相同的电源线，直接与所在金属层电源环状总线连接；与所在金属层电源环状总线的供电类型相同但金属层不同的电源线，通过过孔与供电类型相同的目标金属层电源环状总线连接。进一步的，电源环状总线向中间区域延伸形成延伸区，过孔设置在延伸区。进一步的，与铝层直接接触的金属层的电源环状总线，直接连接对应引脚；与铝层没有直接接触的金属层的电源环状总线，通过上层金属层电源环状总线设置的过孔，连接对应引脚。进一步的，电源环状总线设置有与工艺规则匹配的开槽，工艺规则包括线宽及线间距。一种三维集成电路芯片的电源布线方法，包括根据待布线的三维集成电路芯片所使用的电源环状总线的供电类型，确定需要用于电源环状总线布线的金属层数量；金属层包括中间区域以及边缘区域；电源环状总线连接外界电源及引脚，电源网格总线连接电源环状总线与芯片内部元件；确定各金属层的边缘区域需要铺设的电源环状总线的供电类型；同一金属层的边缘区域仅铺设一种供电类型的电源环状总线；在各金属层的边缘区域铺设一种供电类型的电源环状总线，在各金属层的中间区域铺设电源网格总线；在所有金属层之上设置铝层，在铝层上设计引脚；将各金属层的电源环状总线与对应的电源引脚连接，将电源网格总线与电源环状总线及芯片内部元件连接。进一步的，电源网格总线包括多种供电类型的电源线；将电源网格总线与电源环状总线及芯片内部元件连接包括：将与所在金属层电源环状总线的供电类型相同且金属层相同的电源线，直接与所在金属层电源环状总线连接；将与所在金属层电源环状总线的供电类型相同但金属层不同的电源线，通过过孔与供电类型相同的目标金属层电源环状总线连接。进一步的，还包括：将电源环状总线向中间区域延伸形成延伸区，在延伸区设置过孔。进一步的，将各金属层的电源环状总线与对应的电源引脚连接包括：将与铝层直接接触的金属层的电源环状总线，直接连接对应引脚；将与铝层没有直接接触的金属层的电源环状总线，通过在上层金属层电源环状总线的开槽处，引出过孔和独立的上层金属层，连接对应引脚。进一步的，还包括：根据工艺规则，在电源环状总线设置与工艺规则匹配的开槽，工艺规则包括线宽及线间距。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种三维集成电路芯片及其电源布线方法，不再采用每层金属的边缘区域做几种电源环状总线的方式，而是采用各层金属的边缘区域仅设置一种供电类型的电源环状总线的布线方式，这样，每个金属层边缘区域的电源金属网络形成一体，电源网络得到加强，解决了现有电源布线方法存在的当电源种类很多时导致的每个电源环宽度变小的问题，同时由于同类型的电源环状总线不需要通过过孔连接，单位距离上电源网络的电阻变小，电源在金属线上损耗的电压减小，整个电源网络的电阻变小，优化了IR-EM(压降-电迁移)，使得ESD(Electro-Staticdischarge，静电放电)的问题得到改善。附图说明图1为现有电源布线方式的芯片整体示意图；图2为现有电源布线方式的局部电源顶视示意图；图3为现有电源布线方式的局部电源剖面示意图；图4为本专利技术第一实施例提供的三维集成电路芯片的结构示意图；图5为本专利技术第一实施例提供的三维集成电路芯片的剖面示意图；图6为本专利技术第二实施例提供的三维集成电路芯片的电源布线方法的流程图；图7为本专利技术第三实施例提供的芯片整体示意图；图8为本专利技术第三实施例提供的电源总线示意图；图9为本专利技术第三实施例提供的局部电源顶视示意图；图10为本专利技术第三实施例提供的局部电源侧视示意图；图11为本专利技术第三实施例提供的局部电源剖面示意图。图12为本专利技术第三实施例提供的电源总线与PAD相连时的处理示意图。具体实施方式现通过具体实施方式结合附图的方式对本专利技术做出进一步的诠释说明。第一实施例：图4为本专利技术第一实施例提供的三维集成电路芯片的结构示意图，由图4可知，在本实施例中，本专利技术提供的三维集成电路芯片包括：用于设置引脚的铝层、用于设置电源总线走线的金属层(图4示例性的给出了3层)，金属层的数量大于或等于三维集成电路芯片所使用的电源环状总线的供电类型的数量，铝层设置在所有金属层之上；金属层包括中间区域以及边缘区域，边缘区域用于铺设电源环状总线，中间区域用于铺设电源网格总线，电源环状总线连接外界电源及引脚，电源网格总线连接电源环状总线与芯片内部元件；同一金属层的边缘区域仅铺设一种供电类型的电源环状总线。如图5所示，在一些实施例中，上述实施例中的电源网格总线包括多种供电类型的电源线；与所在金属层电源环状总线的供电类型相同且金属层相同的电源线，直接与所在金属层电源环状总线连接；与所在金属层电源环状总线的供电类型相同但金属层不同的电源线，通过过孔与供电类型相同的目标金属层电源环状总线连接。如图5所示，在一些实施例中，上述实施例中的电源环状总线向中间区域延伸形成延伸区，过孔设置在延伸区。如图5所示，在一些实施例中，上述实施例中的与铝层直接接触的金属层的电源环状总线，直接连接对应引脚；与铝层没有直接接触的金属层的电源环状总线，通过上层金属层电源环状总线设置的过孔，连接对应引脚。在一些实施例中，上述实施例中的电源环状总线设置有与工艺规则匹配的开槽，工艺规则包括线宽及线间距。第二实施例：图6为本专利技术第二实施例提供的三维集成电路芯片的电源布线方法的结流程图，由图6可知，在本实施例中，本专利技术提供的三维集成电路芯片的电源布线方法，包括S601：根据待布线的三维集成电路芯片所使用的电源环状总线的供电类型，确定需要用于电源环状总线布线的金属层数量；金属层包括中间区域以及边缘区域；电源环状总线连接外界电源及引脚，电源网格总线连接电源环状总线与芯片内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维集成电路芯片，其特征在于，包括用于设置引脚的铝层、用于设置电源总线走线的金属层，所述金属层的数量大于或等于所述三维集成电路芯片所使用的电源环状总线的供电类型的数量，所述铝层设置在所有金属层之上；所述金属层包括中间区域以及边缘区域，所述边缘区域用于铺设电源环状总线，所述中间区域用于铺设电源网格总线，所述电源环状总线连接外界电源及所述引脚，所述电源网格总线连接所述电源环状总线与芯片内部元件；同一金属层的所述边缘区域仅铺设一种供电类型的电源环状总线。

【技术特征摘要】
1.一种三维集成电路芯片，其特征在于，包括用于设置引脚的铝层、用于设置电源总线走线的金属层，所述金属层的数量大于或等于所述三维集成电路芯片所使用的电源环状总线的供电类型的数量，所述铝层设置在所有金属层之上；所述金属层包括中间区域以及边缘区域，所述边缘区域用于铺设电源环状总线，所述中间区域用于铺设电源网格总线，所述电源环状总线连接外界电源及所述引脚，所述电源网格总线连接所述电源环状总线与芯片内部元件；同一金属层的所述边缘区域仅铺设一种供电类型的电源环状总线。2.如权利要求1所述的三维集成电路芯片，其特征在于，所述电源网格总线包括多种供电类型的电源线；与所在金属层电源环状总线的供电类型相同且金属层相同的电源线，直接与所在金属层电源环状总线连接；与所在金属层电源环状总线的供电类型相同但金属层不同的电源线，通过过孔与供电类型相同的目标金属层电源环状总线连接。3.如权利要求2所述的三维集成电路芯片，其特征在于，所述电源环状总线向所述中间区域延伸形成延伸区，过孔设置在所述延伸区。4.如权利要求1至3任一项所述的三维集成电路芯片，其特征在于，与所述铝层直接接触的金属层的电源环状总线，直接连接对应引脚；与所述铝层没有直接接触的金属层的电源环状总线，通过上层金属层电源环状总线设置的过孔，连接对应引脚。5.如权利要求4所述的三维集成电路芯片，其特征在于，所述电源环状总线设置有与工艺规则匹配的开槽，所述工艺规则包括线宽及线间距。6.一种三维集成电路芯片的电源布线方法，其特征在于，包括根据待布线的三维集成电路芯片所使用的电源环状总线的供电类型，确定需要用于电源环状总线布线的金属层数量；所述金属层包括中...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄敏，常海波，
申请(专利权)人：深圳市紫光同创电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44