[发明专利]带有故障修复装置的三维芯片及故障修复和数据读取方法

说明书

本发明提供一种带有故障修复装置的三维芯片及故障修复和数据读取方法，其中，所述故障修复方法包括：1)通过测试得到每层晶片中错误单元的地址信息；2)将所述三维芯片划分为映射层和被映射层，利用错误聚集算法将映射层中的错误单元聚集到被映射层；3)通过全局冗余资源对被映射层中的错误单元进行冗余修复。通过本发明所述带有故障修复装置的三维芯片及故障修复和数据读取方法，解决了现有修复方法中需安排较多的冗余资源，造成冗余资源浪费，增加了芯片的生产成本的问题。

技术领域

本发明属于半导体芯片技术领域，特别是涉及一种带有故障修复装置的三维芯片及故障修复和数据读取方法。

背景技术

人们对更多功能和更强性能电子产品总有无尽的需求，为满足这些需求，半导体行业遵循摩尔定律，不断缩小晶体管尺寸增加芯片集成度，虽然在达到晶体管物理极限之前，这种发展模式还可以持续10年，但它所关联的巨大成本促使我们积极探索和部署可替代的集成方式，我们称之为“超摩尔定律(More-than-Moore)”的集成；其中，最有前途的一种替代方案就是三维集成电路芯片(3D-IC)。

3D-IC将未封装的裸晶片在垂直方向上进行堆叠，并封装成一颗完整的芯片，这些堆叠在一起的晶片通过一种叫做“过硅穿孔(TSV)”的技术来互向传递信号。这种与传统芯片截然不同的封装方式使3D-IC有许多的优点。具体的来说，芯片的面积(footprint)变小了，集成密度极大的增加了；其次，TSV的垂直距离远小于普通的连线，从而使信号延迟减小；相应的芯片功耗也会变小；更重要的是，不同工艺的芯片可以通过堆叠的方式集成在一起，减小了多工艺芯片制造的成本和风险。

然而，3D-IC距离工艺化量产还有一些距离，主要因为现有的制造工艺无法高效地制造有着较高良品率的芯片。其中有一个突出问题：3D-IC是由多层晶片构成的，要得到能够正常工作的3D-IC，必须保证每层晶片都是能够被恢复的。但由于3D-IC的制造过程中含有破坏性的工艺，可能导致每层晶片产生错误单元(Fault Cells)，而且每一层晶片产生的错误单元的分布各不相同，对芯片的可靠性产生极大地影响。

由于任何一层晶片的损坏都会导致整个3D-IC的损坏，所以要提高良品率，就必须要保证3D-IC的每一层都要有足够高的修复率。目前采用的修复方法是为每层晶片添加冗余资源，用来替代该层晶片中错误单元的行或者列；但每层冗余资源的一冗余行或一冗余列只能修复3D-IC中只包含有一个或很少错误单元的行或者列，由此就需要较多的冗余资源，增加了芯片的制造成本；而且由于在生产过程中3D-IC每层中所包含的错误单元的数目是不确定的，所以每层所需要的冗余资源也就无法确定，如果每层预先安排的冗余资源太少，则无法完成3D-IC的修复；若每层预先安排的冗余资源太多，则会造成冗余资源的浪费。

鉴于此，有必要设计一种新的带有故障修复装置的三维芯片及故障修复和数据读取方法用以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带有故障修复装置的三维芯片及故障修复和数据读取方法，用于解决现有修复方法中需安排较多的冗余资源，造成冗余资源浪费，增加了芯片的生产成本的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种三维芯片的故障修复方法，所述故障修复方法包括：

1)通过测试得到每层晶片中错误单元的地址信息；

2)将所述三维芯片划分为映射层和被映射层，利用错误聚集算法将映射层中的错误单元聚集到被映射层；

3)通过全局冗余资源对被映射层中的错误单元进行冗余修复。

优选地，2)中根据所述三维芯片中每层晶片的错误单元的位图分布，按照交换算法将映射层中错误单元所在的行或列与被映射层中的行或列进行逻辑地址交换，完成错误单元聚集。

优选地，所述交换算法包括行交换算法和列交换算法。