一种系统级功能的三维集成互连芯片及电子装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种系统级功能的三维集成互连芯片及电子装置，所述互连芯片包括第一晶圆和第二晶圆，并分别依次设置有第一、第二器件结构层和第一、第二连接层，第一器件结构层中设置有存储计算电路模块和闪存电路模块，第二器件结构层中设置有逻辑电路模块、微控制器电路模块和静态随机存储模块，第一连接层与第二连接层匹配设置有导电通道并相互连接，以使得存储计算电路模块与逻辑电路模块共同构成存算一体化电路、闪存电路模块与微控制器电路模块和静态随机存储模块共同构成微控制电路，进而存算一体化电路与微控制电路共同构成完整功能的系统及功能芯片。本实用新型专利技术具有面积小、能耗低、信号速度快的特点，具有较高的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种系统级功能的三维集成互连芯片及电子装置
本技术涉及半导体制造
，具体涉及一种系统级功能的三维集成互连芯片。
技术介绍
存算一体化的人工智能芯片(CIM)，可以将数据的存储和运算同时进行,有效的改进了传统的冯诺依曼架构的存储与运算分离的情况,具有较强的运算能力、低功耗、低沉本的特点,有着广泛的市场应用前景。同时该系列芯片是专门作为数据的存储与计算之用的,对于特定的应用场景例如人脸识别、语音识别、波形辨识等还需要搭配MCU微控制芯片组成一套系统才能正常使用。而基于NOR闪存的存算一体化芯片(CIM)搭配MCU微控制芯片组成一套系统使用的时候，需要将两者通过PCB板的线路将两者连接在一起，这样的话会使得芯片之间的连线很长，信号传输效率降低，同时带来了额外的功耗。此外目前基于NOR闪存的存算一体化芯片(CIM)是完全基于传统的NORflash工艺平台(65nmETOX)制作完成,基于NOR闪存的存算一体化芯片(CIM)需要大量的外围电路控制与运算,但是NOR闪存的外围的逻辑电路制作所使用的制作工艺还普遍停留在180nm的技术节点,由于基于NOR闪存的存算一体化芯片(CIM)的外围电路面积占比较大，这一部分电路会使得基于NOR闪存的存算一体化芯片(CIM)面积较大、能耗较高相对于更先进的工艺而言，而一般的MCU微控制芯片则采用55nm的eflash工艺进行制作，其制作工艺相对复杂，成本较高。以上这些问题亟需解决。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术提供一种系统级功能的三维集成互连芯片，用以解决上述的问题。为实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种具有系统级功能的三维集成互连芯片，第一晶圆，所述第一晶圆的一面设置有第一器件结构层，所述第一器件结构层上设置有第一连接层，所述第一器件结构层中设置有存储计算电路模块和闪存电路模块，所述第一连接层中设置有若干贯穿其中并与所述存储计算电路模块和闪存电路模块顶层互连的导电通道；第二晶圆，所述第二晶圆一面设置有第二器件结构层，所述第二器件结构层上设置有第二连接层，所述第二器件结构层中设置有逻辑电路模块、微控制器电路模块和静态随机存储模块，所述第二连接层中设置有若干贯穿其中并与逻辑电路模块、微控制器电路模块和静态随机存储模块顶层互连的导电通道；所述第一连接层与第二连接层相互键合，所述第一连接层与第二连接层中的导电通道匹配设置并相互连接，以使得所述存储计算电路模块与逻辑电路模块共同构成存算一体化电路、所述闪存电路模块与微控制器电路模块和静态随机存储模块共同构成微控制电路，进而所述存算一体化电路与微控制电路共同构成完整功能的系统及功能芯片。优选地，所述键合为混合键合，所述导电通道为金属垫。优选地，所述第一连接层和第二连接层为高分子键合材料层。优选地，所述导电通道包括硅通孔，所述硅通孔内填充有导电材料。优选地，所述导电材料为铂、金、铜、钛和钨中的一种或几种。优选地，所述存储计算电路模块与逻辑电路模块基于NOR闪存架构设计并构成所述存算一体化电路。优选地，所述第一晶圆采用ETOX或SONOS工艺制备而得，所述ETOX或SONOS工艺采用的技术节点包括40nm、45nm、50nm、55nm和65nm中的一种。优选地，所述第二晶圆采用Logic工艺制备而得，所述Logic工艺采用的技术节点包括28nm、40nm、45nm、55nm和65nm中的一种。本技术还提供一种电子装置，包括如前述的具有系统级功能的三维集成互连芯片。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：本技术结合制备工艺对整个电路结构进行了重新的优化和设计，将存算一体化电路拆分成存储计算模块和逻辑电路模块，将MCU微控制芯片拆分成微控制器模块、静态随机存储模块、闪存模块模块，创造性的采用两块晶圆，配合拆分的各模块，重新进行组合，将两块不同功能的芯片集成到一起，既减少了现有技术中需要对两块芯片通过PCB板的线路将两者连接在一起导致的连线很长、信号传输效率降低以及额外的功耗的问题，同时为两块晶圆可以采用不同工艺制备提供了结构基础，使得最终形成的系统级功能三维集成互连芯片具有面积小、能耗低、信号传输速度快的特点，也使得后续的制备工艺成本较低。本技术相对于现有技术的显著的进步和突出的有益效果在实施例部分进一步阐述。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本技术中第一晶圆的结构示意图；图2为本技术中第二晶圆的结构示意图；图3为本技术中第一晶圆的带导电通道的结构俯视图；图4为本技术中第二晶圆的带导电通道的结构俯视图；图5为实施例1中的第一晶圆的剖面结构示意图；图6为实施例1中的第二晶圆的剖面结构示意图；图7为实施例1中具有系统级功能的三维集成互连芯片的剖面结构示意图；图8为实施例2中的第一晶圆的剖面结构示意图；图9为实施例2中的第二晶圆的剖面结构示意图；图10为实施例2中具有系统级功能的三维集成互连芯片的剖面结构示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例，对技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1请参照图1、2、3、4、5、6、7，本实施例提供了一种具有系统级功能的三维集成互连芯片，包括：第一晶圆1，第一晶圆1的一面设置有第一器件结构层5，第一器件结构层5上设置有第一连接层4，第一器件结构层5中设置有存储计算电路模块101和闪存电路模块102，所述第一连接层4中设置有若干贯穿其中并与所述存储计算电路模块101和闪存电路模块102顶层互连的导电通道3；第二晶圆2，第二晶圆2一面设置有第二器件结构层7，第二器件结构层上设置有第二连接层6，第二器件结构层7中设置有逻辑电路模块201、微控制器电路模块202和静态随机存储模块203，第二连接层6中设置有若干贯穿其中并与逻辑电路模块201、微控制器电路模块202和静态随机存储模块203顶层互连的导电通道3；第一连接层4与第二连接层6相互键合，本实施例中键合为混合键合，第一连接层4和第二连接层6为高分子键合材料层，导电通道3为金属垫；第一连接层4与第二连接层6中的导电通道3匹配设置并相互连接，以使得所述存储计算电路模块101与逻辑电路模块201共同构成存算一体化电路、所述闪存电路模块102与微控制器电路模202块和静态随机存储模块203共同构成微控制电路，进而所述存算一体化电路与微控制电路共同构成完整功能的系统及功能芯片；本实施例中的存储计算电路模块101与逻辑电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统级功能的三维集成互连芯片，其特征在于，包括：/n第一晶圆，所述第一晶圆的一面设置有第一器件结构层，所述第一器件结构层上设置有第一连接层，所述第一器件结构层中设置有存储计算电路模块和闪存电路模块，所述第一连接层中设置有若干贯穿其中并与所述存储计算电路模块和闪存电路模块顶层互连的导电通道；/n第二晶圆，所述第二晶圆一面设置有第二器件结构层，所述第二器件结构层上设置有第二连接层，所述第二器件结构层中设置有逻辑电路模块、微控制器电路模块和静态随机存储模块，所述第二连接层中设置有若干贯穿其中并与逻辑电路模块、微控制器电路模块和静态随机存储模块顶层互连的导电通道；/n所述第一连接层与第二连接层相互键合，所述第一连接层与第二连接层中的导电通道匹配设置并相互连接，以使得所述存储计算电路模块与逻辑电路模块共同构成存算一体化电路、所述闪存电路模块与微控制器电路模块和静态随机存储模块共同构成微控制电路，进而所述存算一体化电路与微控制电路共同构成完整功能的系统及功能芯片。/n

【技术特征摘要】
1.一种系统级功能的三维集成互连芯片，其特征在于，包括：
第一晶圆，所述第一晶圆的一面设置有第一器件结构层，所述第一器件结构层上设置有第一连接层，所述第一器件结构层中设置有存储计算电路模块和闪存电路模块，所述第一连接层中设置有若干贯穿其中并与所述存储计算电路模块和闪存电路模块顶层互连的导电通道；
第二晶圆，所述第二晶圆一面设置有第二器件结构层，所述第二器件结构层上设置有第二连接层，所述第二器件结构层中设置有逻辑电路模块、微控制器电路模块和静态随机存储模块，所述第二连接层中设置有若干贯穿其中并与逻辑电路模块、微控制器电路模块和静态随机存储模块顶层互连的导电通道；
所述第一连接层与第二连接层相互键合，所述第一连接层与第二连接层中的导电通道匹配设置并相互连接，以使得所述存储计算电路模块与逻辑电路模块共同构成存算一体化电路、所述闪存电路模块与微控制器电路模块和静态随机存储模块共同构成微控制电路，进而所述存算一体化电路与微控制电路共同构成完整功能的系统及功能芯片。


2.根据权利要求1所述的一种系统级功能的三维集成互连芯片，其特征在于，所述键合为混合键合，所述导电通道为金属垫。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：任军，徐培，吕向东，李政达，
申请(专利权)人：合肥恒烁半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34