(57)【要約】集積回路のための電力供給ネットワーク(2)を提供し、この電力供給ネットワーク(2)は、供給グリッド(4)；複数の供給パッド(6)であって各供給パッド(6)は供給グリッド(4)の縁部と電気的に接触するもの；複数の供給パッド(6)の少なくとも1種のための電流スプレッダー(8)であって、各電流拡散体(8)がそれぞれの供給パッド(6)および供給グリッド(4)と電気的に接触するもので、各電流拡散体(8)がそれが供給グリッド(4)のそれぞれの部分に重複するように大きさを作られるもので；および各電流拡散体(8)が供給グリッド(4)より低い電気的抵抗を持つものを備える。さらなる具体例は上述するような電力供給ネットワークを有する集積回路を提供する。
2009543325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路のための電力供給ネットワークであって、次のもの、即ち
供給グリッド、
複数の供給パッドであり、各供給パッドは供給グリッドの縁部と電気的に接触するもの、
複数の供給パッドの少なくとも1種のための電流拡散体であり、各電流拡散体はそれぞれの供給パッドおよび供給グリッドと電気的に接触するもので、各電流拡散体はそれが供給グリッドのそれぞれの部分に重複するように大きさを作られるものであり、および各電流拡散体は供給グリッドよりも低い電気的抵抗を持つもの
を備える、電力供給ネットワーク。
【請求項２】
各電流拡散体は金属プレートを備える、請求項１記載の電力供給ネットワーク。
【請求項３】
金属プレートは細長い穴を付けられる、請求項2記載の電力供給ネットワーク。
【請求項４】
供給グリッドはワイヤーの第1および第2の組みを備え、ワイヤーの第1の組みはワイヤーの第2の組みに縦に配向される、先行する請求項の何れか1項記載の電力供給ネットワーク。
【請求項５】
各電流拡散体は、供給グリッドのそれぞれの部分においてワイヤーよりも広く、およびそれに重複する金属性ストリップを備える、請求項4記載の電力供給ネットワーク。
【請求項６】
各々の電流拡散体は、それが供給グリッドのそれぞれの縁部に沿って、電流拡散体が供給グリッド中にそれぞれの縁部から拡がる距離よりも大きな距離によって拡がるように大きさを作られる、先行する請求項の何れか1項記載の電力供給ネットワーク。
【請求項７】
電流拡散体は形において実質矩形である、先行する請求項の何れか1項記載の電力供給ネットワーク。
【請求項８】
電流拡散体は形において実質半円形である、請求項1乃至6の何れか1項記載の電力供給ネットワーク。
【請求項９】
複数の供給パッドの各々のための電流拡散体が存在する、先行する請求項の何れか1項記載の電力供給ネットワーク。
【請求項１０】
電力供給ネットワークは集積回路への電圧供給および接地のためのものである、先行する請求項の何れか1項記載の電力供給ネットワーク。
【請求項１１】
各々の供給パッドは電圧供給または接地面のそれぞれの1種への接続のためのものである、請求項10記載の電力供給ネットワーク。
【請求項１２】
電圧供給のための電流拡散体および接地面のための電流拡散体が重複する領域において、電流拡散体は櫛形構造を用いて交互配置される、請求項11記載の電力供給ネットワーク。
【請求項１３】
供給グリッドは1またはそれよりも多くの金属化層において形成される、先行する請求項の何れか1項記載の電力供給ネットワーク。
【請求項１４】
電流拡散体は供給グリッドと同じ金属化層、または層群において形成される、請求項13記載の電力供給ネットワーク。
【請求項１５】
電流拡散体は供給グリッドと異なる金属化層、または層群において形成される、請求項13記載の電力供給ネットワーク。
【請求項１６】
電流拡散体は不動態化後層において形成される、請求項15記載の電力供給ネットワーク。
【請求項１７】
集積回路であって、請求項1乃至12の何れか1項記載の電力供給ネットワークを備える、集積回路。
【請求項１８】
電力供給ネットワークにおける供給グリッドは、集積回路の1またはそれよりも多くの金属化層において形成される、請求項17記載の集積回路。
【請求項１９】
電流拡散体は、供給グリッドと同じ金属化層、または層群において形成される、請求項18記載の集積回路。
【請求項２０】
電流拡散体は、供給グリッドと異なる金属化層、または層群において形成される、請求項18記載の集積回路。
【請求項２１】
電流拡散体は、集積回路の頂部分上の不動態化後層において形成される、請求項20記載の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集積回路に関し、およびとりわけ集積回路のための改善された電力供給ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路またはシステムオンチップ(SoC)において、電力供給(電源)ネットワーク(網状構造体)は、回路における構成要素を外部電力供給からの電力と共に供給するために提供される。慣習的な電力供給ネットワークは電力ネットワークおよび接地(ground)ネットワークから構成される。
【０００３】
電力供給ネットワークは、その構造またはトポロジー(位相幾何学)、即ち、用いられる金属層、グリッド(格子状物)構造対ツリー構造またはこれらの組合せ、ワイヤーおよび/またはグリッドのメッシュ(網目)の間の距離、およびワイヤーの幅によって特徴付けられる。内部のグリッド構造を囲む供給パッドおよび周囲(peripheral)の供給リング(環)はまた、電力供給ネットワークの1部分であるべきと考えられる。
【０００４】
電力の完全性は、集積回路およびSoCの機能およびパフォーマンス(性能)を特徴付け、およびコントロール(制御)することにおいて鍵となるパラメータ(媒介変数)である。ディープ(深い)サブミクロンの技術において構成要素の減少する大きさ(サイズ)は、包装密度(packing densities)が、集積回路でのより一層機能的なブロックと共に、従って減らされる回路における供給およびしきい電圧を伴って増やされることを許容する。他方、スイッチング(切換)電流およびスイッチング速度は増加する。供給電圧の減少の結果は、電力供給ネットワークにおける電圧降下(voltage drop)の許容可能なレベルも減少するということである。しかし、実際の電圧降下は、電力供給ネットワークにおいてより一層細いワイヤーからの増加した抵抗、および増加した供給電流レベルにより増加する。電力ネットワークにおける電圧降下への似た影響(effect)は、接地のネットワークにおいて起こり、および電圧増大(voltage rise)と呼ばれる。電力供給ネットワークにおける電圧降下は、電力ネットワークにおける電圧降下および接地ネットワークにおける電圧増大の双方を含む。
【０００５】
集積回路のための電力供給ネットワークにわたって電圧降下(さもなければ、V=IRから、IR-降下として既知である)を減らす1種の慣習的な方法は、電力供給ネットワークのすべてのワイヤーを広げる(widen)ことである。これにより、これらのワイヤーの抵抗の減少がもたらされる。しかし、これはまた、さもなければシグナル(信号)およびクロック(時計)のワイヤーのために用いることができたルーティング(経路指定)の資源を使用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
IR-降下を指定された限度にまで減らす(引き下げる)際、SoCにおける供給グリッドによって占められる区域(エリア、面積)は、それがデータおよびクロックシグナルのための利用可能なルーティングの資源に重大な影響力を与える(seriously impacts)ような割合にまで増やされる。多くの設計において、供給グリッドは余分な金属層を要し、それは生産経費(コスト)を増加させる。供給グリッドにより必要とされる区域は、供給グリッドがより一層細いワイヤーで作られる場合、およびより一層大きな幅(およびそれ故に、より一層低い抵抗)の周囲の供給リングが供給グリッドの周りに適用される場合に減らすことができる。しかし、不利益(penalty)はSoC区域である。区域を消耗する周囲の供給リングの代わりに、供給パッドの増加した量は、空間(スペース)が入力/出力のリングにおいて存在する場合に適用することができる。しかし、SoC包装(パッケージ)のコストが増加する。スペースが入力/出力のリングにおいて存在しない場合、供給パッドを加えることはまたSoC区域を増やす。
【０００７】
米国特許(US)第5,767,011号明細書は、集積回路および得られる構造のための製造方法を記述する。この方法には、電力線(送電線)を加えること、および/または電力線の幅を増やすこと、および/または高い電流の流れの領域近くに電力バス(power bus)を加えることが含まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
(発明の要約)本発明の目的は、電力供給ネットワークを、電力ネットワークにおける低いIR降下および接地ネットワークにおける低い電圧増大を持つ集積回路のために提供することであり、それは電力供給ネットワークのための必要とされるチップ区域および/またはルーティングの資源を最小にする。
【０００９】
供給パッドおよび供給グリッドの間の接続は極めて小さく、それは供給グリッド中に拡がる電流が非常に乏しいことを意味することが認められる。本発明によれば、より一層効率的な解法(必要とされる資源コストおよび空間に関して)は、供給パッドに近接する供給グリッドにおいて伝導性(導電性)フィールド(場)を改善することである。これは、供給グリッドにおいてワイヤーよりも低い電気的抵抗を持つように形成され、および内部のグリッドにおける多数のワイヤーを供給パッドに対して接続する電流拡散体(スプレッダー)を用いて達成され、それによって、必要なルーティングの資源および/または追加のシリコン区域が最小にされる。
【００１０】
本発明の第1の局面によれば、集積回路のための電力供給ネットワークが提供され、その電力供給ネットワークには、供給グリッド；複数の供給パッドであって各供給パッドが供給グリッドの縁部と電気的に接触するもの；複数の供給パッドの少なくとも1種のための電流拡散体であって、各電流拡散体がそれぞれの供給パッドおよび供給グリッドと電気的に接触するもので；各電流拡散体はそれが供給グリッドのそれぞれの1部分に重複するように大きさを作られており；および各電流拡散体が供給グリッドよりも低い電気抵抗を持つものが備わる。
【００１１】
本発明に従う電流拡散体は、電力ネットワークにおけるIR降下および/または接地ネットワークにおける電圧増大を減らすことができる利点を提供し、一方で必要なチップ区域および/またはルーティングの資源を電力供給ネットワークのために最小にする。
【００１２】
なるべくなら、各電流拡散体は金属プレート(板状体)から構成され、それはこれが電力供給ネットワークにおいて履行し易いからである。
【００１３】
さらにまた、金属プレートが細い穴を付けられる(slotted)ならばそれは好ましく、これが機械的な応力を電力供給ネットワークにおいて減少させるからである。
【００１４】
本発明の好適例において、供給グリッドは、ワイヤーの第1および第2の組み(セット)を備え、ワイヤーの第1の組みは第2の組みに対して垂直に配向される。
【００１５】
なるべくなら、各電流拡散体は、供給グリッドのそれぞれの部分におけるワイヤーよりも広く、およびそれに重複する金属性ストリップ(細条)を備える。これはさらに、電流拡散体が電力供給ネットワークにおいて占める区域を減らす。
【００１６】
なるべくなら、各々の電流拡散体は、それが、供給グリッドのそれぞれの縁部に沿って、電流拡散体がそれぞれの縁部からの供給グリッド中に拡がる距離よりも大きな距離によって拡がるように、大きさを作られ、それはこれが集積回路における相互接続ルーティング上の電流拡散体の影響力を最小にするからである。
【００１７】
1種の具体例において、電流拡散体は形において実質矩形であり、それはこれが非常に経済的であり、および設計し易いからである。
【００１８】
あるいはまた、電流拡散体は形において実質半円形であり、それはこの履行が非常に区域効果的(area efficient、面積効率がよい)だからである。
【００１９】
なるべくなら、電流拡散体が複数の供給パッドの各々のために存在し、それはこれがIR降下における改善を最大であるようにするからである。
【００２０】
なるべくなら、電力供給ネットワークは、集積回路に電力および接地を供給するためのものである。
【００２１】
なるべくなら、各々の供給パッドは電力供給または接地(接地面)のそれぞれの1つとの接続のためものである。
【００２２】
なるべくなら、電力のための電流拡散体および接地のための電流拡散体が重複する領域において、電流拡散体は櫛構造を用いて交互配置される(interleaved)。
【００２３】
特定の具体例において、供給グリッドは、1またはそれよりも多くの金属化層において形成される。
【００２４】
1種の具体例において、電流拡散体は供給グリッドと同じ金属化層または層群において形成され、それは電流拡散体のために必要な資源が減らされことを意味する。
【００２５】
あるいはまた、電流拡散体は、供給グリッドに対して異なる金属化層または層群において形成される。
【００２６】
好適例において、電流拡散体は不動態化後(post-passivation)層において形成され、それはIR降下を減少させる非常に安価なやり方を提供する。
【００２７】
本発明の第2の局面によれば、上記のような電力供給ネットワークを備える集積回路を提供する。
本発明を次に、例としてだけ、以下の図面を参照して記載し、そこでは、即ち
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第1の具体例に従う電力供給ネットワークを示す。
【図２】本発明の第2の具体例に従う電力供給ネットワークを示す。
【図３】本発明に従う電流拡散体を含む集積回路の横断面である。
【図４】電流拡散体を不動態化後層においてパターン(模様)化する集積回路の横断面である。
【図５】本発明の第3の具体例に従う電力供給ネットワークの一部分を示す。
【図６】本発明の第4の具体例に従う電力供給ネットワークを示す。
【図７】本発明の第5の具体例に従う電力供給ネットワークを示す。
【図８】本発明の第6の具体例に従う2つの重なり合う電流拡散体の上面図である。
【図９】5つの異なる電力供給ネットワーク構成のためのIR降下における違いを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
(好適例の詳細な説明)上述したように、集積回路またはシステムオンチップ(SoC)において、電力供給ネットワークは、外部電力供給からの電力を伴う回路における構成要素を供給するために提供される。電力供給ネットワークは電力ネットワークおよび接地ネットワークを備える。以下において、用語“電力供給ネットワーク”は、いずれかのまたは双方の電力ネットワークおよび接地ネットワークを覆う(カバーする)ことを意図する。このようにして、本明細書におけるIR降下への任意の参照、または電力ネットワークにおけるIR降下での改善または縮小は、電圧増大または接地ネットワークにおける電圧増大での改善または縮小に対して等しく適用可能である。
【００３０】
慣習的な電力供給ネットワーク設計において、供給パッドおよび供給グリッドの間の接続は極めて小さく、それは供給グリッドにおいて拡がる電流が非常に乏しいことを意味する。供給グリッドにおいて抵抗を減らすことが電力供給ネットワークにおいてIR降下を減らすことに効果的であることが既知である。しかし、今回、IR降下における効果的な改善を提供するために、供給パッドに近い供給グリッドの抵抗を減らすことだけが必要であると認められた。したがって、本発明によれば、より一層効率的な解法(必要とされる資源コストおよびスペースに関して)は、供給パッドに近接する供給グリッドにおける伝導性フィールドを改善することである。
【００３１】
図1は、本発明に従う電力供給ネットワーク2を示す。ネットワーク2は、供給グリッド4、供給グリッド4の周りに配置される複数の供給パッド6、各々は供給グリッド4の縁部と電気的に接触しているもの、および複数の供給パッド6の各々のための電流拡散体8であって、各電流拡散体8はそれぞれの供給パッド6および供給グリッド4と電気的に接触しているものを備える。図における一点鎖線(dash-dot line)は、図面における中断を指し示す。電力供給ネットワークの図面が寸法通りでないことは理解される。
【００３２】
本発明の以下の説明において、各供給パッド6は、電力供給ネットワーク2において、関係する電流拡散体8を持つように例示されるが、本発明の代わりの具体例において、それぞれの電流拡散体8が電力供給ネットワーク2において供給パッド6のいくつかだけのために提供され得ることが理解される。
【００３３】
供給グリッド4は、複数の導電性細条またはワイヤーから構成される。供給グリッド4は形において実質矩形であるとして示されるが、供給グリッド4が任意の必要な形状でもあり得ることは理解される。
【００３４】
この例示した具体例において、供給グリッド4はグリッド4において他のワイヤーと電気的に接触する外部のリング10を持つが、このリング10は慣習的な周囲の電力リングよりも十分に狭い。例えば、例示した具体例において、外部のリング10は、グリッド4における他のワイヤーの幅に相当するか、または等しい幅を持つが、その一方、慣習的な周囲の電力リングは、グリッドにおいて他のワイヤーの幅の50倍の程度である。幅のこの有意な縮小の結果として、外部のリング10は、周囲の電力リングであると考えられてはならない。
【００３５】
本発明の代わりの具体例において、外部のリング10は、完全に電力供給ネットワーク2から省略され得る。
【００３６】
例示されるように、供給パッド6が、本発明のこの具体例において供給グリッド4の各縁部の中央の方向に配置されている1つの供給パッド6と共に存在する。本発明の代わりの具体例において、グリッド4の縁部あたりについて1つよりも多くの供給パッド6が提供され得る。本発明の更に代わりの具体例において、供給パッド6を、グリッド4の1またはそれよりも多くの縁部が付着する供給パッド6を持たないように、供給グリッド4の周りに配列され(arranged)得る。
【００３７】
記載されるように、電流拡散体8は各供給パッド6のために提供され、および供給パッド6および供給グリッド4と電気的に接触される。各電流拡散体8の機能は、供給パッド6および供給グリッド4の間での電気的な接触を改善することであり、およびそれらは、それらが供給グリッド4におけるワイヤーよりも低い電気的抵抗を持つように形成される。上から電力供給ネットワーク2を見る時、電流拡散体8は供給グリッド4にまで、それらのそれぞれの供給パッド6から拡がり、およびこのようにして供給グリッド4のそれぞれの部分に重複する。
【００３８】
上に述べたように、このグリッド4は、電力または接地のいずれかであることができ、または複数の電力のドメイン(圏域)が必要であるならば、電力1、電力2、その他の1またはそれよりも多くであることができる。
【００３９】
電流拡散体8は供給グリッド4と同じ金属化層において形成され得、その場合には、電流拡散体8は、供給グリッド4においてワイヤーを用いて統合的に(integrally)形成される。代わりの具体例において、電流拡散体8は供給グリッド4と異なる金属化層において形成され得、その場合には、電流[拡散体8は供給グリッド4においてワイヤーに対する別の構造である。さらなる代わりの具体例において、より一層詳細には後に議論するが、供給グリッド4は2またはそれよりも多くの金属化層において形成され得、それは電流拡散体8のそれぞれの部分がまたそれらの層の各々において形成されることを意味する。
【００４０】
例示した具体例において、電流拡散体8は、十分な(full)金属のプレートであり、それが効果的に供給グリッド4の1部分に重複するように大きさを作られる。十分な金属のプレートは供給パッド6を完全に覆い、および集積回路のコアの区域の方向へ拡がる。あるいはまた、図2において例示するように、十分な金属のプレートは、小さな穴を、それにおいて機械的な応力を軽減するために持ち得る。さらなる代わりのものとして、電流拡散体8は、供給グリッド4よりも濃密であり得るグリッドとして形成することができる。最も高い金属密度は、最も効率的な履行を生む。
【００４１】
電流拡散体8は、集積回路のプロセス(処理)における任意の金属化層においてパターン化することができるが、より一層高く、およびより一層厚い層を用いることが好ましい。1種の具体例において、電流拡散体8は、ポスト不動態化の(post passivation)層においてパターン化することができ、それは余分の金属層であり、それは通常、制限されないが、入力、出力および/または供給パッド6の再配置のための完結した集積回路の頂部分上のポイントツーポイント接続においてパターン化される。不動態化後の層はアルミニウム層でよい。不動態化層は、下に横たわる集積回路を、移動性イオン、水分、遷移金属、および汚染によっての損害から保護するのに用いられる。1種類の不動態化後の層は、ALUCAP(アルキャップ)層またはRDL(アールディーエル、再配分層)として既知である。
【００４２】
電流拡散体8は、不動態化層を通してビア(vias、バイアホール)を有する供給パッド6と関係する供給グリッド4に接続する。この層において電流拡散体8を配置することは、IR降下を減少させる非常に安価なやり方を提供する。
【００４３】
上に述べたように、電流拡散体8は、供給グリッド4と同じ層において、または集積回路内の他の層において配置され得る。
【００４４】
図3は、本発明に従う電流拡散体を含む集積回路50の横断面である。図では、それは寸法通りではなく、シリコン(ケイ素)の(または他の適切な物質)のサブストレート(基材)52があり、そこにおいて、またはその上に電子装置54、例えば、MOST(モスト)、バイポーラ(二極式)トランジスター、その他が形成される。これらの電子装置54上の第1の誘電体層56には、ビアの接点58があり、それらは電子装置54を誘電体層56上の薄い金属層60の1組みに接続する。図では、ビア接点58は中実(solid、実線)の矩形によって表される。これらのビア58は、基材52における電子装置54および薄い金属層60の組みの間で電気的な接触を形成する。相互接続ワイヤー62は、組み60における薄い金属層の2つにおいてパターン化される。薄い金属層の1種の上の誘電体層には、次の金属層に対するビア接点58がある。これらのビア58は、次の金属層におけるワイヤー62に対する1種の金属層においてワイヤー62の間に電気的な接触を形成する。薄い金属層60の組みは、多数の薄い金属および互いの頂部分上に積み重ねられる誘電体層を備える。
【００４５】
概して、連続する金属層におけるワイヤー62は、水平および縦(垂直)の方向において交互に入れ替わり、それはページの表面に対して縦に走るワイヤー62のための狭い矩形、およびページの表面に対して平行に走るワイヤー62のための幅広な矩形を用いて図3において表される。
【００４６】
薄い金属層60の組みの頂部分上で、厚い金属層64の組みがある。相互接続66および68は、薄い金属層60の組みにおける相互接続62に対して似たやり方においてパターン化される。
【００４７】
本発明のこの例示する具体例において、電流拡散体は、組み64における厚い金属層の1またはそれよりも多くにおいてパターン化される。図では、電流拡散体は、2つの頂部分の金属層において相互接続66および68から作成される。頂部分であるが、ある種の金属層(the top-but-one metal layer)において、電力66aのための電流拡散体のワイヤーは3つの組みにおいてあり、それらはページの表面に対して縦方向に走るように描かれる。接地ワイヤーは、66bで標識され、および点の輪郭(dashed outline)を用いて例示され、3つの電力ワイヤー66aの組みの間に配置される。電力のための電流拡散体ワイヤー68は、ページの表面に対して平行に走り、および組み64の一番上の金属層上に配置される。不動態化層70は厚い金属層64の組みの頂部分上に配置される。
【００４８】
図4は、集積回路を示し、そこでは、電流拡散体は不動態化後の層においてパターン化される。図4において、図3における集積回路に共通な集積回路50の要素には、同じ参照番号を与えてある。
【００４９】
この例示する具体例において、ビア58が、不動態化後の金属層72にまで拡がる不動態化層70を通して存在する。電流拡散体は、この不動態化後の金属層72において形成することができる。電流拡散体は、薄い、または厚い金属層60、64の組みにおいて、電流拡散体との組合せにおいて形成することができ、または薄い、または厚い金属層60、64の組みにおいて形成される電力グリッドに接続される不動態化後の層72において単独で形成することができる。さらなる不動態化層74は、不動態化後の層72より上に配置される。
【００５０】
理想的には、電流拡散体8はできるだけ大きなものの必要がある。しかし、電流拡散体8がパターン化される層または層群が、他の相互接続のために用いられる場合、電流拡散体8は、それらが最も効果的な改善をIR降下において達成する一方でその層を用いる他の接続上への影響力を最小にするように、形作られなければならない。各電流拡散体8は、供給グリッド4中に、そのそれぞれの供給パッド6から拡がる。電流拡散体8の任意の形状が本発明に従って用いられ得るが、電流拡散体8は、それらが深いよりも、より一層広いことが好ましいことが理解される。言い換えると、電流拡散体8は、電流拡散体8が供給グリッド4の中心の方向に拡がる距離よりも大きな、供給グリッド4の縁部に沿う距離に拡がることが好ましい。
【００５１】
例えば、図1および2において例示する本発明の具体例において、電流拡散体8は、電流拡散体8の長い縁部の中心と一致して配置されるそれぞれの供給パッド6と共に、矩形の形状を持つ。矩形の電流拡散体8は、非常に経済的であり、および設計し易い。
【００５２】
図5は、本発明の第3の具体例に従う電力供給ネットワーク2を示す。電力供給ネットワーク2は、上述するように矩形の形状を持つ電流拡散体8を有し、図1および2に参照される。しかし、電流拡散体8は、それらが供給グリッド4の縁部に沿って拡がるよりも更にそれらが供給グリッド4中に拡がるように配向される。言い換えると、電流拡散体8はそれらが広いものであるよりもより一層深いものである。
【００５３】
図6は、本発明の第4の具体例に従う電力供給ネットワーク2を示す。電力供給ネットワーク2は、上述するように図1に参照される。しかし、この具体例において、電流拡散体8は、半円形プロファイルを持ち、それぞれの供給パッド6に一致して配置される円の中心を有する。電流拡散体8のこの履行は非常に面積効率が良い。
【００５４】
図7は、本発明の第5の具体例に従う電力供給ネットワーク2の1部分を示す。この具体例では、電力供給グリッド82および接地供給グリッド84がある。電力供給グリッド82は相互接続される水平方向ワイヤー86および縦方向ワイヤー88を備え、および接地供給グリッド84は相互接続される水平方向ワイヤー90および縦方向ワイヤー92を備える。
【００５５】
供給グリッド82および84は、2つの別の金属化層において形成され、第1の金属化層において形成される水平方向ワイヤー86、90、および第1の層より上の第2の金属化層において形成される垂直方向ワイヤー88、92を有する。第1の層における水平方向ワイヤー86、90は、図7において、ドット(点)で満たされる線を用いて指し示され、一方で第2の層における縦方向ワイヤー88、92は、図7において澄んだ(クリアーな)線を用いて指し示される。電力供給グリッド82を形成するワイヤー86、88は、図7において中実の輪郭を用いて例示され、一方で接地供給グリッド84を提供するワイヤー90、92は、点の輪郭を用いて例示される。電力供給グリッド82および接地供給グリッド84は、ビア93を有する2つの金属化層における適切なワイヤーを相互接続することによって形成される。
【００５６】
この例示する具体例において、電流拡散体8は、それぞれの供給パッド6および電力供給グリッド82と電気的に接触している電力供給グリッド82のために提供される。電流拡散体8は、水平方向金属性細条94(それは、第1の層において水平方向ワイヤー86、90のようにドットであらわされ(dotted))および縦方向金属性細条26(それは、縦方向ワイヤー88、92のように澄む)を備え、それらは電力供給グリッド82においてそれぞれのワイヤーと共に統合的に形成される。水平および縦の金属性の細条94、96は、電力供給グリッド82における水平および縦のワイヤー86、88よりも広く、それで、従ってそれらはより一層低い抵抗を持つ。
【００５７】
このようにして、電力供給グリッド82は、2つの金属化層において形成されるので、電流拡散体8は2つの層において形成され、それは、電流拡散体8の1種の部分(水平方向の金属性細条94)を有し、それは第1の金属化層において水平方向ワイヤー86と共に統合的に形成され、および第2の部分(縦の金属性細条96)は第2の金属化層において縦方向ワイヤー88と共に統合的に形成される。電流拡散体8の2つの部分は、例示されるように、ビア93と共に相互接続することができ、および/またはそれらは双方がそれぞれの供給パッド6との別の電気的な接触において存在し得る。電流拡散体8の2つの部分は同じ、または異なる全体的な形状を持ち得、それらは集積回路における局所の層の必要条件に依存し得る。
【００５８】
各水平および縦の方向の金属性細条94、96は、図7において例示されるように、水平および縦の方向のワイヤー86、88よりも大いに広い単一の細条から構成され得、または電力供給グリッド82において、ワイヤー86、88あたりについて多数の平行な細条から構成され、それらは、それぞれのワイヤー86、88よりも大いに広い複合的(コンポジット)な細条を形成するために、相互接続され得る。
【００５９】
例示する電流拡散体8は形において矩形であり、それは電力供給グリッド82中に距離rを拡げ、および2rの幅を持つ。
【００６０】
図8は、本発明の第6の具体例に従い、電力供給グリッドおよび接地供給グリッドのそれぞれのための1対の電流拡散体の上面図を示す。この具体例では、電力供給グリッドのための電力供給パッド98は、接地供給グリッドのための接地供給パッド100の近くに配置され、および電流拡散体102および104のための好適な区域が重複する。電流拡散体102、104は、同じ金属化層、例えば、不動態化層において配置され、それは、それらが共通の区域を共有しなければならないことを意味し、それで、櫛構造106が重複区域において用いられる。電流拡散体102および104は、ビアを有する下に横たわる電力および接地のグリッドに接続する。
【００６１】
電流拡散体102、104が各々図7に示す具体例に従っているとき(即ち、それらが双方とも集積回路の2つの層において形成される)、別の櫛構造106が各層の重複区域において用いられることは理解される。
【００６２】
電流拡散体102、104が各々重複する区域において利用可能な区域のおよそ45%を占めるように、櫛構造106が大きさを付けられるのが好ましい。
【００６３】
本発明に従う電流拡散体の有効性の例として、集積回路が図2において例示するように考えられる。説明の容易さのために、接地グリッドは図2において例示せず、および図2において示す供給グリッド4は電力供給グリッドであるべきと考えられる。
【００６４】
電子回路およびアクティブセルのコアは、大きさが8.8×8.8mm2である。電力グリッドおよび接地グリッドは、等しい厚さおよび抵抗性の2つの金属層において設計されている。より一層低い金属層は175本の電力ワイヤーおよび175本の接地ワイヤーを水平方向において備え、および上側の金属層は175本の電力ワイヤーおよび175本の接地ワイヤーを縦方向に備える。電力ワイヤーの間のピッチは50μmであり、および接地ワイヤーの間のピッチはまた50μmである。電力および接地の線は交互配置され、その結果、各々のその後の電力および接地のワイヤーの間のピッチは25μmである。各電力ワイヤーおよび各接地ワイヤーの幅は5μmであり、そのため、電力グリッドの金属被覆率(coverage)は各層において10%であり、および接地グリッドの金属被覆率はまた各層において10%である。
【００６５】
電力供給パッド6は、グリッド4の各側の中間において提供される。接地供給パッドは示さない。以下において、電力グリッドのIR降下だけを議論するが、似た結果が接地供給ネットワークにおける電圧増大のために得られる。
【００６６】
各電力供給パッド6では、矩形の電流拡散体8を提供するが、電流拡散体8は寸法通りに描いていない。以下の例では、電流拡散体8を、周囲の電力リングが適用される場合に除去する。電流拡散体8の更に異なる形状は、図7に関して記載する具体例において、または2つの層のいずれか一方においてのように、双方の層において存在する電流拡散体8と共に考慮される。
【００６７】
5つの異なる構成がこの例において考慮される。第1の構成は、任意の電流拡散体を伴わない慣習的な電力グリッドまたは周囲の電力リングである。この構成は、除去される電流拡散体8を有する図1、2、5または6の任意のものにおいて示すものに対応する。
【００６８】
第2の構成は165μmの電気的幅(electrical width)を有する電力リングを持つ慣習的な電力グリッドを備え、それは電力ワイヤーの幅の33倍である。技術的な制約のために、幾何学的な幅は200μmである。以下では、周囲のリングは供給グリッドの周りに設計され、それはサイズで9.2×9.2mm2にまで増やされる。実際には、コアに対して内部にあることは、電力リングのために可能であり得、それで区域における増加が起こらないことは注目すべきである。
【００６９】
第3の構成は、図2で示す電力供給ネットワークである。各供給パッド6は矩形の電流拡散体8に接続される。電流拡散体8のレイアウト(割付け)は、実質図7において描写するものである。各電流拡散体8の寸法は1.1×0.55mm2である。各金属層における金属被覆率は電力グリッドのための80%である。接地グリッドのための各層における金属被覆率は10%である。
【００７０】
第4の構成は第3の構成と似ているが、電流拡散体8は90°だけ回転され、それで、それらは図5において示すように配向される。
【００７１】
第5の構成は再び第3の構成と似ているが、電流拡散体8は図6において示されるものと形において対応する。各半円形の電流拡散体8の区域は、第3および第4の構成における電流拡散体8の各々のものに等しい。
【００７２】
図9は、電力供給ネットワークにおけるIR降下を減らすことでの種々の構成の有効性のグラフによる例示である。異なる構成は、グラフの水平軸にわたって示し、縦軸上で示されるIR降下を有する。IR降下は正常化され、その結果、IR降下が第1の構成において経験されたもので、それは電流拡散体または周囲の電力リングなしでの慣習的な電力供給ネットワークに対応し、それは1である。
【００７３】
第2の構成においてIR降下におけるおよそ62%の改善があることを見ることができ、それは周囲の電力リングを有する慣習的な電力供給ネットワークに対応する。
【００７４】
各々の第3、第4および第5の構成は、電流拡散体8のための3つの異なる配列体(arrangements)を用いて分析されている。第1の配列体は、図7において示される構造に対応し、そこでは、双方の水平および縦の金属性細条94、96が存在する。第1の配列体を用いて達成されるIR降下は、図9において中実のドットによってグラフ的に表示される。
【００７５】
第2の配列体は、そのIR降下が、図9において十字によってグラフ的に表示され、除去される水平方向の金属的細条94を有する図7において示すような電流拡散体構造に対応する。
【００７６】
第3の配列体は、そのIR降下が、図9における中空のドットによってグラフ的に表示され、除去される縦方向の金属性細条96を有する図7において示されるような電流拡散体構造に対応する。
【００７７】
第2の構成におけるような周囲の電力リングがおよそ62%によってIR降下を減らすことは見ることができる。電流拡散体はまた、第3、第4および第5の構成において、電流拡散体が第1の配列体に従うときに、IR降下を、周囲の電力リングに対して等価な量によって減少させるのを見ることができる。
【００７８】
しかし、周囲の電力リングによって必要とされる区域は4×0.2×8.8mm2=7mm2であり、一方で電流拡散体によって必要とされる区域は4×0.605mm2=2.4mm2だけである。このように、電流拡散体は周囲の電力リングと同じIR降下を提供しながら、ほぼ3倍より少ない区域が用いられる。
【００７９】
また、第2および第3の配列体に従う電流拡散体が第1の構成に関してそれぞれおよそ50%および25%だけのIR降下を減らすのを見ることができる。このように、供給グリッドの中心の方向に指向される広がったワイヤーを有する電流拡散体は、供給グリッドの縁部に平行に走る広がったワイヤーを有する電流拡散体よりもIR降下を減らすことにおいて一層効果的である。
【００８０】
この違いが第4の構成についてより一層言明され(pronounced)、しかし、この構成は電流拡散体が更に、第3または第5の構成よりも供給グリッドの中心方向に拡がるという不利益を持つことは注目され、その不利益は集積回路において相互接続ルーティングが妨害されることがより一層起こりそうであることを意味する。
【００８１】
しかし、電流拡散体は、それらが第1の配列体に従うとき、IR降下を減らすことにおいてより一層効果的であると理解される。
【００８２】
また、十分なプレートの電流拡散体は水平および縦の方向のワイヤーを備える2つの層の電流拡散体と似ている特性を持つことが注目されている。
【００８３】
したがって、集積回路のための電力供給ネットワークまたは低いIR降下を持つシステムオンチップは提供され、そこにおいて、必要なチップ区域およびルーティング資源は最小にされる。とりわけ、ほとんどのルーティングが集積回路の周囲にないとき、電流拡散体8はより一層高い金属層において利用可能な金属の全てを占め得、そこでは供給グリッド4がパターン化され、それは電流拡散体8の使用が集積回路のために必要なシリコン区域を増やさないことを意味する。シグナル相互接続が集積回路の周囲にあるとき、電流拡散体8は若干の追加のシリコン区域を必要とし得、それは多くても電流拡散体8の合計区域に等しいものであり得る。
【００８４】
本発明を例示し、および詳細に図面および前述の説明において記載するが、そのような例示および説明は例示的または例証的であり、および限定的でないと考えられ、本発明は開示する具体例に制限されない。
【００８５】
図面、開示および添付の請求の範囲の研究から、開示された具体例に対する他の変形は、請求する発明の実践に際しこの技術において熟練する者によって理解され、および成し遂げることができる。請求の範囲において、文言“備える”は他の要素または工程を排除するものでなく、および不定冠詞“a(ある1つの)”または“an”は複数を排除しない。一定の基準が相互に異なる従属する請求項において列挙されるという単なる事実は、これらの基準の組合せを、利益を与えるのに用いることができないことを示さない。請求の範囲における何らの参照符号も、本発明の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。
【図１】
2009543325.tif 000003
【図２】
2009543325.tif 000004
【図３】
2009543325.tif 000005
【図４】
2009543325.tif 000006
【図５】
2009543325.tif 000007
【図６】
2009543325.tif 000008
【図７】
2009543325.tif 000009
【図８】
2009543325.tif 000010
【図９】
2009543325.tif 000011
【国際調査報告】
2009543325.tif 000012
2009543325.tif 000013