(57)【要約】【課題】集積回路の所定の領域に供給される電圧を増加するためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】システムは、集積回路チップを含む。電源配給ネットワークは、集積回路チップに接続され、複数の金属配線層および複数のビア層を具備する。電力平面は、電源配給ネットワークに接続され、それぞれが別々に電源配給ネットワークに接続された２つ以上の分離した部分に分割される。電源は、電力平面の部分に接続され、部分のうちの第１部分に第１電圧を印加するとともに部分のうちの第２部分に第１電圧と異なる第２電圧を印加するように構成される。第１および第２電圧は、集積回路チップに亘って実質的に均一の電圧を生成するように選択される。金属配線層はビアと交互になっている。電力配給ネットワークは、金属層のうちの最上の金属層を電力平面に接続するコンタクト層をさらに具備する。【選択図】図７
2008227500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路チップと、
前記集積回路チップに接続され、複数の金属配線層および複数のビア層を具備する電源配給ネットワークと、
前記電源配給ネットワークに接続され、それぞれが別々に電源配給ネットワークに接続された２つ以上の分離した部分に分割される電力平面と、
前記電力平面の前記部分に接続され、前記部分のうちの第１部分に第１電圧を印加するとともに前記部分のうちの第２部分に前記第１電圧と異なる第２電圧を印加するように構成された１つまたは複数の電源と、
を具備し、
前記第１および第２電圧は、前記集積回路チップに亘って実質的に均一の電圧を生成するように選択され、
前記金属配線層は前記ビアと交互になっており、
前記電力配給ネットワークは、前記金属層のうちの最上の金属層を前記電力平面に接続するコンタクト層をさらに具備する、システム。
【請求項２】
前記電力平面は、最上の金属層内の各配線がコンタクトによって前記電力平面の前記部分の１つのみに接続されるように、前記最上の金属層と同じ方向に分割される、請求項１のシステム。
【請求項３】
前記電力平面の前記部分のうちの第１部分と前記集積回路チップとの間の第１抵抗値は、前記電力平面の前記部分のうちの第２部分と前記集積回路チップとの間の第２抵抗値より高い、請求項１のシステム。
【請求項４】
第１電圧を前記第１部分に供給するとともに第２電圧を前記第２部分に供給するように電源が構成され、
前記第１電圧は前記第２電圧より高い、
請求項３のシステム。
【請求項５】
前記第１電圧は、集積回路チップにおける公称設計電圧を前記第１抵抗値で割ったものに実質的に等しく、
前記第２電圧は、前記公称設計電圧を前記第２抵抗値で割ったものに実質的に等しい、
請求項４のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広く集積回路の設計に関し、より具体的には、分割された電力平面によって均一性が向上した集積回路のオン・チップ部品に電源を供給するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、多くの個別の電子部品、例としてトランジスタ、抵抗、キャパシタ、ダイオード等を含んでいる。これらの部品が配置され、相互接続されてより大きな部品、例として論理ゲート、メモリセル、センスアンプ等が形成される。これらの部品は、さらに大きな部品、例としてプロセッサ・コア、バス・コントローラ等を形成し、これらのより大きな部品が用いられてコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ等の装置が構成される。しかしながら、これらの電子部品および装置は、電力無しに動作することができない。よって、これらの部品および装置を組み立てる際に、集積回路の外部の電源から電力を集積回路のオン・チップ部品の各々に供給することができる電力配給ネットワークを設ける必要がある。
【０００３】
典型的には、集積回路内の電力配給ネットワークは、複数の金属層と、これらの金属層を相互に接続する複数のビア層を含んでいる。電力ネットワークは、また、集積回路の部品に対するコンタクトだけでなく、外部電源への接続のためのコンタクトを含んでいる。従来は、各金属層は、一方向を向いている配線を含んでいて、連続する金属層の配線は、相違する（垂直）方向を向いている。よって、あるコンタクトで供給された電力配給ネットワークへの電力は、このコンタクトをある方向に延びる第１配線に接続し、また第１配線を別の方向に延びるさらなる配線に接続し、また電力配給ネットワークの別の層を介して以下同様にすることによって、伝送される。
【０００４】
集積回路の電力配給ネットワークは、自身の固有の電気的特性を有するので、この電気的特性は、集積回路の部品に提供される電力に影響を与える。例えば、電力配給ネットワークは抵抗を有するので、これによって電力の幾らかが浪費される。そして、集積回路の部品に供給される電圧は、外部電源へのコンタクトにおける電圧より幾らか少ない。電力配給ネットワークは多くの部品からなり、各部品の抵抗値のばらつきが外部コンタクトと集積回路のオン・チップ部品との間の抵抗値に影響を与えることに留意することが重要である。この影響は、チップの、部品に最も近い領域で最大であるが、この点の周囲にある程度拡がっている。この結果、電力配給ネットワークの抵抗値に影響を与える製造ばらつきが、電力分配ネットワークの抵抗値の集積回路に亘る均一性に影響を与え得る。
【０００５】
電力配給ネットワークの抵抗が、集積回路チップ内でばらつき得るので、電力配給ネットワークを介して供給される電力もばらつき得る。よって、集積回路チップのある点で供給される電圧は、チップ内の別の点で供給される電圧より小さくなり得る。第１の点での低下した電圧が集積回路の設計された動作電圧未満であると、集積回路は誤動作し得る。従来は、この問題は電力配給ネットワークの外部コンタクトに印加される電圧を上げることによって対処されており、この結果、集積回路の各点で供給される電圧は設計電圧以上となっている。こうすることによって、第１の点で最小電圧を下回ることに起因する誤動作の可能性は減るが、全体の電力量の観点から高価である。その他の点は、必要以上の電圧で動作することになるからである。
【０００６】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献１】米国特許第6,144,115号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、必要ないにも係らず電圧を上げることなく、集積回路の所定の領域に供給される電圧を上げるためのシステムおよび方法を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によるシステムは、集積回路チップと、前記集積回路チップに接続され、複数の金属配線層および複数のビア層を具備する電源配給ネットワークと、前記電源配給ネットワークに接続され、それぞれが別々に電源配給ネットワークに接続された２つ以上の分離した部分に分割される電力平面と、前記電力平面の前記部分に接続され、前記部分のうちの第１部分に第１電圧を印加するとともに前記部分のうちの第２部分に前記第１電圧と異なる第２電圧を印加するように構成された１つまたは複数の電源と、を具備し、前記第１および第２電圧は、前記集積回路チップに亘って実質的に均一の電圧を生成するように選択され、前記金属配線層は前記ビアと交互になっており、前記電力配給ネットワークは、前記金属層のうちの最上の金属層を前記電力平面に接続するコンタクト層をさらに具備する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
上に概説した１つ以上の問題は、本発明の様々な実施形態によって解決され得る。概して、本発明は、分割された電源平面によって均一性が向上した集積回路のオン・チップ部品に電源を供給するためのシステムおよび方法を含んでいる。
【００１０】
一実施形態は、集積回路チップと、集積回路チップに接続された電力配給ネットワークと、電力配給ネットワークに接続された電力平面と、を有するシステムを具備する。電力平面は、２つ以上の分離した部分へと分割され、各部分は、電力配給ネットワークに別々に接続される。電力平面の分離した部分によって、電力配給ネットワークの相違する部分に相違する電圧が印加されることが可能となってそれぞれの部分の相違する抵抗値が補償される。これにより、集積回路チップに亘って実質的に均一な電圧が供給される。
【００１１】
一実施形態では、電力配給ネットワークは、金属配線とビアとの繰り返し層と、最上の金属層を電力平面に接続するコンタクト層を含む。電力平面は、最上の金属層と同じ方向に分割されて分離した部分を形成し、最上金属層内の各配線がコンタクトによって電力平面の１つの部分のみに接続される。電力平面の各部分と集積回路チップとの間の抵抗値は異なり得、このため、システムは電力平面の相違する部分に接続される１つ以上の電源も含み得る。電源は、電力平面の相違する部分に相違する電圧（電力配給ネットワークの高抵抗値部分にはより高い電圧）を供給して集積回路チップに亘ってより均一な電圧を生成することができる。
【００１２】
別の実施形態は、電力配給ネットワークに接続された２つ以上の分離した電力平面部分へと分割された電力平面を有する集積回路を設ける工程と、電力平面部分の１つに第１電圧を印加する工程と、電力平面部分の別の１つに異なる電圧を印加する工程と、を含む方法を具備する。一実施形態では、電力配給ネットワークの高過ぎる抵抗値を有する（その結果チップ電圧が低過ぎる）部分が特定され、電力配給ネットワークのこの部分に対応する分離した部分が形成されるように電力平面が分割される。例えば、電力平面は一片として製造され、この一片の電力平面は電力配給ネットワークの高抵抗値部分が特定された後に切断され得る。または、電力平面は、一片として検査され、次いで電力配給ネットワークの高抵抗値部分が特定された後に複数の部分を有する平面によって置換され得る。電力配給ネットワークのこの部分は電力配給ネットワークのその他の部分よりも高い抵抗値を有するので、電力配給ネットワークのより大きな電圧降下を補償するために対応する電力平面部分により高い電圧が印加される。
【００１３】
様々なさらなる実施形態も可能である。
【００１４】
本発明の様々な実施形態は、従来技術に対して多くの利点をもたらし得る。最も大きな利点の１つは、チップ全体の電圧を上げることなく、電圧が低過ぎる領域に選択的に集積回路チップに供給される電圧を上げることができることである。所望の領域において選択的に電圧を上げることによって、集積回路の全体の電力消費を減じることができる。電圧が既に十分に高い領域で電圧が引き上げられることがないからである。
【００１５】
本発明のその他の目的および利点は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を参照することによって、明らかとなるであろう。
【００１６】
本発明は、様々な変形や代替的な形態の対象となる一方、本発明の具体的な実施形態が、図面およびこれに伴う詳細な説明において例として示される。図面および詳細な説明は、記載されている特定の実施形態に本発明を限定することが意図されていないことが理解されるべきである。そうではなく、本開示は、添付の請求項において規定される本発明の範疇に含まれる全ての変形物、等価物、代替物を網羅することが意図されている。
【００１７】
本発明の１つ以上の実施形態が以下に説明される。以下に記載されるこれらの実施形態およびその他のあらゆる実施形態は、限定的ではなく、例示的でまた本発明を例証するものであることに留意されたい。
【００１８】
概して、本発明は、電力配給ネットワークの相違する複数の部分に相違する電圧が供給されることを可能とする、分割された電力平面を用いることを通じて均一性が改善された集積回路のオン・チップ部品に電力を供給するためのシステムおよび方法を含んでいる。
【００１９】
本発明の一実施形態は集積回路において実施される。電力配給ネットワークは、集積回路の半導体材料（チップ）に接続される。電力平面が電力配給ネットワークに接続され、電源が電力平面に接続される。こうして、電源は電力平面に電圧を印加し、電流が電力平面および電力配給ネットワークを通って流れ、電圧が集積回路チップに印加される。
【００２０】
電力配給ネットワークの部品の製造ばらつきが原因で、電力分配ネットワークの電力平面とチップとの間の抵抗値は、場所ごとにばらつく。この実施形態では、より高い抵抗値を有し（ひいてはチップに減じられた電圧を供給する）部分が特定され、電力平面の対応する部分がその他の部分から分離される。電力平面のより高い抵抗値に対応する部分に、他の部分よりも高い電圧が印加される。このより高い電圧によってより高い抵抗値が補償され、電圧が集積回路チップに亘ってより均一になる。
【００２１】
本発明の例示的な実施形態を詳細に説明する前に、モデル化される電力配給ネットワークの構造を検討することが有用であろう。上記のように、電力配給ネットワークは、外部電源から集積回路の様々なオン・チップ部品まで広がるネットワークを形成および相互接続する様々な層からなる。図１を参照すると、これらの層のいくつかの斜視図が示されている。より具体的には、図１は、ネットワーク内の２つの金属層を示している。上層金属層１１０は、第１方向を向いた一連の配線からなることが分かる。下層金属層１２０は、同様の配線を有するが、この配線は第１方向に直交する第２方向を向いている。層１１０、１２０の間には、層１１０内の配線を層１２０内の配線に接続するビア層１３０が位置している。異なる層の配線によって、集積回路の領域に亘る多くの異なる点へ電力が配給されることが可能となっている。
【００２２】
この開示の目的上、電力配給ネットワークの「最上」または「より上側」への言及は、外部電源に最も近い領域を意味することに留意されたい。電力配給ネットワークの「最下」または「より下側」への言及は、集積回路チップのシリコンに最も近い領域を意味する。本明細書に記載の例示的な実施形態は、シリコンに基づいた集積回路に関わるが、代替的な実施形態が、その他の半導体材料を用いて製造される集積回路において実施されてもよいことにも留意されたい。よって、本明細書におけるシリコンへの言及は、別のタイプの半導体材料も同様に含むように理解されるべきである。
【００２３】
図２を参照すると、電源配給ネットワークの構造の断面の様子を示す図が示されている。この図に示されている電源配給ネットワークは、Ｍ１乃至Ｍ９として指し示されている９個の異なる金属層を含んでいる。（連続する金属層の配線は相違する方向を向いているのだが、これらの層は明確化のために分断されていない実線の層として描かれている。）金属層の間には、Ｖ１乃至Ｖ８として指し示されている、８つのビア層が位置する。層Ｍ１の配線は、層Ｖ１内のビアによって層Ｍ２に接続され、層Ｍ２の配線は層Ｖ２内のビアによって層Ｍ３の配線に接続され、以下、同様である。コンタクトを構成する２つの層（ＣＡおよびＣ４）もある。コンタクト層ＣＡは、金属層Ｍ１の配線を、集積回路チップの表面上の部品に接続し、他方、コンタクト層Ｃ４は、金属層Ｍ９の配線を外部電源に接続する。この図は、電源配給ネットワークのほんの一部を示していること、および電源配給ネットワークはこれ以上のコンタクト、配線、ビアを含み得ることに留意されたい。
【００２４】
図２に示す様々な層の相互間で幾つかの違いがあることが分かる。例えば、金属層は、幾つかの相違する厚さを有する。同様に、異なる層内のビア同士は、相違する大きさおよび間隔を有する。また、層ＣＡ内のコンタクトは、層Ｃ４内のコンタクトと異なる大きさおよび間隔を有する。これらの違いは、設計の考慮事項の多様性に起因し得る。例えば、金属層Ｍ９内の配線には、より下側の金属層の配線よりも大きな電流が流れる。よって、これらの配線を、より下側の層内の配線よりも幅広く且つ厚くする必要があり得る。その他の層内のコンタクトおよびビアについても同様である。これらの違いの結果、各層は異なる電気的特性を有する。例えば、層Ｃ４内のコンタクトは層ＣＡ内のコンタクトよりも数が少なく大きさが大きいので、層Ｃ４内のコンタクトは層ＣＡ内のコンタクトよりも単位領域あたりの抵抗値が大きい。
【００２５】
上で指摘したように、集積回路の部品に実際に供給される電力の特性は、電力配給ネットワーク自体の電気的特性故に、電力配給ネットワークの外部コンタクト（Ｃ４）に電源が印加する電力の特性と同じではない。例えば、配線またはビア内に欠陥があり、この欠陥によってこれらの配線またはビアの抵抗値が公称値より大きくなったり小さくなったりする。配線および／またはビアの抵抗値がばらつく結果、電力配給ネットワークの抵抗値のばらつきが生じる。また、部品内の欠陥（または製造ばらつき）は、電力配給ネットワークの層相互間で均一ではないことがあり得るので、電力配給ネットワークの抵抗値の局部的なばらつきが生じ得る。
【００２６】
図３を参照すると、例示的な電力配給ネットワーク内の異なる層の、電力配給ネットワーク全体の抵抗値に対する相対的な貢献度を示す図が示されている。この図内の各縦棒は、電力配給ネットワーク内の層の１つに対応する。この図の左側の棒は、電力配給ネットワークのより上側の層に対応し、他方、この図の右側の棒は電力配給ネットワークのより下側の層を表現している。図３は、コンタクト層、金属層、ビア層の抵抗値の貢献度を示しているが、電力平面のものは示していない。
【００２７】
図内の最も左の棒（これはＣ４コンタクトを表している）は、例示的な電力配給ネットワークの全体の抵抗値に対して最も大きく貢献している。次の棒（これは電力配給ネットワーク内の最上の金属層を表している）は、電力配給ネットワークの抵抗値に対して２番目に大きく貢献している。３番目の棒（これは最上のビア層を表している）は、全体の抵抗値に対して３番目に大きく貢献している。電力配給ネットワーク内の残りの層は、電力配給ネットワークの全体の抵抗値に対して、比較的少しのみの貢献である。実際、Ｃ４コンタクト、最上の金属層、最上のビア層は、この例の電力配給ネットワークの全体の抵抗値の７５％を占めている。
【００２８】
上記のように、電力配給ネットワークの部品は製造ばらつきの対象であり、その他のタイプの回路の要素が製造ばらつきの対象であるのと同様である。この結果、図３に示される抵抗値の貢献度は、装置ごとにばらつく。これらのばらつきが図４に示されている。図４は、例示的な電力配給ネットワーク内の各層の抵抗値の貢献度の公称値（点により表される）と、装置ごとにこれらの公称値がばらつく範囲（縦線によって表される）と、を示す図である。
【００２９】
図４を参照すると、ここでも、図では、電力配給ネットワークのより上側の層が図の左側に示され、電力配給ネットワークのより下側の層が図の右側に示されるように配置されている。各層が典型的に直面する値の範囲は、その層の全体の抵抗値に対する貢献度に大体一致することが分かる。換言すれば、Ｃ４コンタクトの層は、電力配給ネットワークの抵抗値に対する公称の貢献度が最も大きく、また、値の範囲が最も広い。最上の金属層は、電力配給ネットワークの抵抗値に対する貢献度が２番目に大きく、値の範囲が２番目に広い。最上のビア層は、電力配給ネットワークの抵抗値に対する貢献度が３番目に大きく、値の範囲が３番目に広い。残りの層は、電力配給ネットワークの抵抗値に対する貢献度が比較的小さく、値の範囲が比較的狭い。
【００３０】
電力配給ネットワークの異なる層の抵抗値の貢献度のばらつきが大きいと、最上の３つの層（Ｃ４コンタクト、最上金属、最上ビア）内の部品の抵抗値に違いを生み出す製造ばらつきが電力配給ネットワークの全体の抵抗値に対して大きな影響を与え得る。さらに、層内の各部品（すなわち、コンタクト、配線、ビア）の抵抗値は大きくばらつき得るので、このばらつきは電力配給ネットワークの抵抗値に対して局部的に影響を有し得る。換言すれば、外部電源と集積回路チップの異なる部分との間の電力配給ネットワークの抵抗値がばらつき得る。電力配給ネットワークの外部（Ｃ４）コンタクトの全てに同じ電圧が印加されると、抵抗値が違う故に、集積回路チップの相違する部分に相違する電圧が印加される結果となる。
【００３１】
図５を参照すると、要素抵抗が局部的にばらつく影響を示す図が示されている。この図の上端において、電力配給ネットワークの側面の様子が示されている。この図は、電力平面がＣ４コンタクト５２１乃至５２３に接続されていることが示されていること、最上金属層（Ｍ９）の金属配線（５３１乃至５３３）が分離されて描かれていること、を除いて、図２と同様である。この例では、配線５３１乃至５３３（１つおきの金属層内の配線）はページに向って延びており、他の金属層（Ｍ８および他の偶数番号の金属層）はページを横切るように延びている。
【００３２】
図５の下の部分は３つのグラフを含んでいる。１番目は、電力平面（３１０）における電圧の電力平面上の位置（左から右）の関数としてのグラフである。２番目は、電力配給ネットワークの抵抗値の位置の関数としてのグラフである。この抵抗値は、電力平面から集積回路のシリコン上の対応する位置までの全体の抵抗値である。３番目のグラフは、シリコン上の電圧の位置の関数を示している。
【００３３】
図５から、電力配給ネットワークの中心近傍の１つまたは複数の要素が、公称値より高い抵抗値を有していることが推測される。例えば、コンタクト５２２、配線５３２の一方または両方、またはこれらに接続されているビア（例えば５４１、５４２）は、公称値より実質的に大きな抵抗値を有し得る。このように公称値より値が大きい結果、電力配給ネットワークの（電力平面５１０とシリコン５５０との間の）抵抗値は、公称値を超える部品の近傍でより大きく、それ以外の場所ではより小さいであろう。このことは、図５の抵抗値のグラフにおいて示されている。このグラフは、電力配給ネットワークの抵抗値は、電力配給ネットワークの大部分に亘って約Ｒ１であるが、（グラフの中央において）公称値を超える部品の近傍でより高いことを示している。電源が電力平面に接続され、（電力平面電圧グラフに示されるように）定電圧が電力配給ネットワークに亘って印加されると、チップ上の集積回路部品に供給される電圧は、（図５の下端のシリコン電圧グラフにおいて示されるように）公称値を超える部品の局部的な領域でより低くなる。この電圧の低下は、（図５の抵抗値グラフにおいて示されるように）電力配給ネットワークの公称値を超える部品の領域において抵抗値がより高いことに起因している。
【００３４】
図６を参照すると、最上金属層内の配線の構成を示す図が示されている。図６は、電力配給ネットワークの一部の上面図である。より具体的には、この図は、電力平面６１０、最上金属層内の直線状配線（例えば６３１、６３２）、電力平面と配線との間のコンタクト（例えば６２１、６２２）を示している。最上金属層内の全ての配線は同じ方向に向けられているため、コンタクトおよび最上金属配線の公称値を超える抵抗値の影響は、配線に従う傾向にある。換言すれば、この影響は、配線と同じ方向に延びている。
【００３５】
上記のように、集積回路チップ上の部品が最小閾値未満の電圧を供給されると、部品は誤動作し得る。よって、図５について示されるような、電力配給ネットワークによって引き起こされ得る局部的な電圧降下を補償する必要がある。従来、これは、電力平面に印加される電圧を上げることによって達成されている。電力平面の電圧を上げることによって、シリコン上の各点（電力配給ネットワーク抵抗値が局部的に高いことによって影響される点を含む）の電圧が上昇する。局部的に低い電圧を最小閾値を超えるまで上げることによって、誤動作は回避され得る。しかしながら、集積回路チップの他の領域に印加される電圧を不要であるのに上げることは、電力を浪費する結果となる。本システムおよび方法によって、必要でない領域で電圧を上げることを回避しながら、局部的に低い電圧を補償することができる。これにより、電力が抑えられる。
【００３６】
図７を参照すると、分割された電力平面を用いて電圧を局部的に上げることを示す図が示されている。図７は、図５と同様であり、電力配給ネットワークの側面の様子、電力配給ネットワークに対応する電圧および抵抗曲線の組を示している。図７において、電力平面は、幾つかの分離した部分（例えば７１１乃至７１３）へと分割される。電力平面の各部分は、コンタクト（例えば７２１乃至７２３）および配線（例えば７３１乃至７３３）の対応する組と接続されている。電力平面の複数の部分が分離しているため、相違する部分に相違する電圧を印加することができる。
【００３７】
図８を参照すると、図７の電力配給ネットワークの上面の様子が示されている。明確化を目的として、電力平面、コンタクト、最上金属配線のみが示されている。この図において、電力平面の部分７１１乃至７１３が最上金属層の配線と同じ方向に分割されていることが分かる。電力平面の部分は別の方法で分割されてもよいが、この実施形態では電力平面はこの方向に分割されて、高くなっている（または低くなっている）電圧が公称抵抗値を上回る（または下回る）ことに起因する局部的な影響（これは、上記のように、配線と同じ方向に広がる傾向がある）と同じ方向に印加されることが可能になる。配線（７３１乃至７３３）は、電力平面の対応する部分に、ビア（例えば７２１乃至７２３）によって接続される。この実施形態では、電力平面の各部分は複数の配線に接続されてもよいのだが、各配線は電力平面の部分の１つのみと接続されている。
【００３８】
図７を再び参照すると、電力平面は、分離した部分７１１乃至７１３へと分割されている。本明細書で用いられている「分離した」は、電力平面の複数の部分が、相互に直接接続されていないことを意味する。電力平面の分離した複数の部分は、これらは電力配給ネットワークを介して間接的に接続されているので、電気的に絶縁されてはいない。ここでも電力配給ネットワークの中心での１つまたは複数の部品（例えばコンタクト７２２または配線７３２）が公称値を実質的に超える抵抗値を有しているとすると、電力配給ネットワークの全体の抵抗値は、これらの部品の近傍で局部的に高くなる。このことは、抵抗値グラフ（図７の下部の真ん中のグラフ）において示されている。この局部的に高くなっている抵抗値を補償するために、第１電圧（Ｖ１）が電力平面部分７１１、７１３に印加され、他方、より高い第２電圧（Ｖ２）が電力平面部分７１２に印加される。このことは、電力平面電圧グラフ（図７の下部の最も上のグラフ）において示されている。電力配給ネットワークの他の部分に比べて高い抵抗値を示す部分のみに高い電圧が印加されるので、電力配給ネットワークに亘るより高い電圧降下が補償される。この結果、（図７の下部の最も下のグラフに示されるように）集積回路チップの全体に亘って電圧が実質的に均一になる。シリコンでの電圧は、簡略化のために一定として描かれていること、「実質的に均一」という文言は、やはりチップに亘って幾らかのばらつきがあることを意味することが意図されていることに留意されたい。
【００３９】
電力配給ネットワークの抵抗値のばらつきと、集積回路チップのシリコンでの電圧の対応するばらつきとが一般に装置ごとに異なるので、電力平面は装置ごとに同じ方法で分割することはできない。代わりに、電力平面を分割するとともに電力平面の相違する部分に相違する電圧を印加することを通じて適切な補償を達成できるように、装置ごとに対応するシリコン上の電圧を割出す必要がある。この工程は、図９のフロー図に要約されている。
【００４０】
図９を参照すると、対応する製造ばらつきに起因するシリコン上での電圧ばらつきを補償するための方法を示すフロー図が示されている。上記のように、集積回路のシリコン上での電圧ばらつきは、電力配給ネットワークの製造ばらつきによって引き起こされる。これらの製造ばらつきは予測できないため、電力配給ネットワークと補正が必要な集積回路チップとの間の界面でのあらゆる電圧ばらつきを特定することがまず必要である（９１０）。これらの電圧ばらつきは、公称設計電圧を超える上側閾値より大きいかもしれないし、公称設計電圧未満の下側閾値未満でありかもしれない。集積回路チップの高過ぎるまたは低過ぎる電圧を有する部分があると判定された後、電力配給ネットワークの対応する部分が特定される（９２０）。
【００４１】
上記のように、集積回路チップ上で過剰な電圧ばらつきを引き起こす部品ばらつきは、典型的には電力配給ネットワークの最上の３つの層内に存在するので、このばらつきの原因は、最上金属層内の配線および対応するＣ４コンタクトおよびビアの組にあるはずである。これらの部品が特定された後、電力平面が分割されて電力平面のこの部分に対応する部分が別の部分から分離される（９３０）。電力平面は、初め、一片として製造されて、この単一の（一片の）電力平面が集積回路の製造後に切断されて分離した複数の部分になると思われる。電力平面が分離した複数の部分へと分割された後、２つまたはそれ以上の相違する電圧が相違する部分に印加されて集積回路のシリコン上で適切な電圧が得られる。代替的な実施形態では、電力平面は、初め、一片として検査され、この単一の（一片の）電力平面が検査後に、分離した複数の部分を有する別の板によって置換される。単一の電力平面が複数部分電力平面によって置換された後、２つまたはそれ以上相違する電圧が相違する部分に印加されて集積回路のシリコン上で適切な電圧が得られる。
【００４２】
集積回路チップのシリコン上での電圧ばらつきが測定されてもよいこと、過剰な電圧ばらつきの領域が様々な方法で求められてもよいことに留意されたい。これらの細部は、本開示の範疇を超えるものである。同様に、様々な技術が用いられて電力平面を分割して分離した複数の部分とすることができるが、これらの技術の詳細は、本開示の範疇を超えているので、本明細書に示されていない。
【００４３】
本発明の代替的な実施形態は、上に開示の特徴の多くの変形体を含み得る。例えば、本開示は、電力平面が最上階層の金属配線の方向に沿って分離される例示的な実施形態に焦点を当てているが、代替的な実施形態では、電力平面をこの金属配線の方向または形状に従わない複数の部分へと分割されてよい。同様に、上に開示の例示的な実施形態は、電力配給ネットワークの一部における高くなっている抵抗値を補正したが、代替的な実施形態では、低くなっている抵抗値の領域、または高くなっている抵抗値および低くなっている抵抗値の両方の領域が補正される。さらに、代替的な実施形態では、２つ以上の相違する電圧が電力平面に印加されて集積回路のシリコン上での電圧ばらつきが補正され得る。さらに別の実施形態は、本発明の分野の当業者にとって、本開示を読むことによって明らかとなるであろう。
【００４４】
本発明によってもたらされる利益および利点は、具体的な実施形態に関して上に記載された。これらの利益および利点、およびこれらの利益および利点を生み出すまたはよりはっきりしたものとする要素および限定事項は、いずれも、請求項のいずれかまたは全ての限定的な、必要な、必須の特徴と解釈されるべきではない。本明細書で用いられているように、「具備する」という文言またはその変形体は、これらの文言に先行する要素および限定事項を非排他的に含むものとして解釈されることが意図されている。よって、要素の組を具備するシステム、方法または他の実施形態は、これらの要素のみに限定されるのではなく、明白に列挙されていないまたは請求項に記載の実施形態に本来備わっている他の要素を含み得る。
【００４５】
開示された実施形態のここまでの説明は、当業者が本発明を実行および使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する様々な変形は、当業者にとって容易に明らかとなり、本明細書で定義されている包括的な原理は、本発明の思想および範疇から逸脱することなく他の実施形態に適用されてよい。よって、本発明は、本明細書に示す実施形態に限定されることが意図されるのではなく、本明細書に開示されまた請求項内で列挙される原理および新規な特徴に従った最も広い範疇に一致するべきである。
【００４６】
また、この発明は以下の実施態様を取り得る。
【００４７】
（１）集積回路チップと、前記集積回路チップに接続された電源配給ネットワークと、前記電源配給ネットワークに接続され、それぞれが別々に電源配給ネットワークに接続された２つ以上の分離した部分に分割される電力平面と、前記電力平面の前記部分に接続され、前記部分のうちの第１部分に第１電圧を印加するとともに前記部分のうちの第２部分に前記第１電圧と異なる第２電圧を印加するように構成された１つまたは複数の電源と、を具備し、前記第１および第２電圧は、前記集積回路チップに亘って実質的に均一の電圧を生成するように選択されるシステム。
【００４８】
（２）前記電力配給ネットワークは、複数の金属配線層および複数のビア層を具備し、前記金属配線層は前記ビアと交互になっており、前記電力配給ネットワークは、前記金属層のうちの最上の金属層を前記電力平面に接続するコンタクト層をさらに具備する、（１）のシステム。
【００４９】
（３）前記電力平面は、最上の金属層内の各配線がコンタクトによって前記電力平面の前記部分の１つのみに接続されるように、前記最上の金属層と同じ方向に分割される、（２）のシステム。
【００５０】
（４）前記電力平面の前記部分のうちの第１部分と前記集積回路チップとの間の第１抵抗値は、前記電力平面の前記部分のうちの第２部分と前記集積回路チップとの間の第２抵抗値より高い、（１）のシステム。
【００５１】
（５）第１電圧を前記第１部分に供給するとともに第２電圧を前記第２部分に供給するように電源が構成され、前記第１電圧は前記第２電圧より高い、（４）のシステム。
【００５２】
（６）前記第１電圧は、集積回路チップにおける公称設計電圧を前記第１抵抗値で割ったものに実質的に等しく、前記第２電圧は、前記公称設計電圧を前記第２抵抗値で割ったものに実質的に等しい、（５）のシステム。
【００５３】
（７）半導体チップと、前記半導体チップに接続された電力配給ネットワークと、前記電力配給ネットワークに接続され且つ２つ以上の分離した電力平面部分へと分割された電力平面と、を有する集積回路を設け、前記電力平面部分のうちの第１部分に第１電圧を印加し、前記電力平面部分のうちの第２部分に前記第１電圧と異なる第２電圧を印加する、ことを具備し、前記第１および第２電圧は、前記集積回路チップに亘って実質的に均一の電圧を生成するように選択される方法。
【００５４】
（８）前記電力配給ネットワークの前記半導体チップにおける閾値未満の電圧に関する部分を特定することをさらに具備し、前記電力平面を２つ以上の分離した部分へと分割することは、前記電力配給ネットワークの前記特定された部分と接続される第１部分を１つまたは複数の他の部分から分離することを具備する、（７）の方法。
【００５５】
（９）前記電力配給ネットワークの前記半導体チップにおける閾値未満の電圧に関する部分を特定することは、前記電力配給ネットワークの、前記半導体チップ上の前記閾値未満の電圧の領域に最も近い最上の金属層の１つまたは複数の配線を特定することを具備する、（８）の方法。
【００５６】
（１０）前記電力配給ネットワークの前記特定された部分に第１電圧を印加することと、前記電力配給ネットワークの別の部分に前記第１電圧未満の第２電圧を印加することと、をさらに具備する、（８）の方法。
【００５７】
（１１）半導体チップと、前記半導体チップに接続された電力配給ネットワークと、前記電力配給ネットワークに接続された単一の電力平面と、を有する集積回路を設け、前記電力平面を２つ以上の分離した部分へと分割する、ことを具備する方法。
【００５８】
（１２）前記電力平面を２つ以上の分離した部分へと分割することは、前記電力配給ネットワークの最上の金属層内の配線と平行な方向に前記電力平面を切断することを具備する、（１１）の方法。
【００５９】
（１３）前記電力配給ネットワークの前記半導体チップにおける閾値未満の電圧に関する部分を特定することをさらに具備し、前記電力平面を２つ以上の分離した部分へと分割することは、前記電力配給ネットワークの前記特定された部分と接続される第１部分を１つまたは複数の他の部分から分離することを具備する、（１２）の方法。
【００６０】
（１４）前記電力配給ネットワークの前記半導体チップにおける閾値未満の電圧に関する部分を特定することは、前記電力配給ネットワークの、前記半導体チップ上の前記閾値未満の電圧の領域に最も近い最上の金属層の１つまたは複数の配線を特定することを具備する、（１３）の方法。
【００６１】
（１５）前記電力配給ネットワークの前記特定された部分に第１電圧を印加することと、前記電力配給ネットワークの別の部分に前記第１電圧未満の第２電圧を印加することと、をさらに具備する、（１３）の方法。
【００６２】
（１６）前記半導体チップに亘って実質的に均一の電圧を生成するように前記第１および第２電圧を選択することをさらに具備する、（１５）の方法。
【００６３】
（１７）前記電力平面の前記部分のうちの第１部分に第１電圧を印加することと、前記電力平面の前記部分のうちの第２部分に前記第１電圧と異なる第２電圧を印加することと、をさらに具備する、（１１）の方法。
【００６４】
（１８）前記半導体チップに亘って実質的に均一の電圧を生成するように前記第１および第２電圧を選択することをさらに具備する、（１７）の方法。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】典型的な電力配給ネットワークの幾つかの金属層の斜視図である。
【図２】典型的な電力配給ネットワークの断面構造を示す図である。
【図３】例示的な電力配給ネットワーク中の異なる層の電力配給ネットワーク全体に対する相対的な貢献度を示す図。
【図４】例示的な電力配給ネットワーク中の各層の抵抗値の貢献度の公称値と、これらの値の装置ごとのばらつきの範囲を示す図である。
【図５】電力配給ネットワーク中の局部的に相違する部品抵抗値の影響を示す図である。
【図６】電力配給ネットワークの配線および最上金属層内の配線の構成を示す図である。
【図７】分割された電力平面を用いて集積回路のシリコン上での電圧の局部的な増加を達成することを示す図である。
【図８】図７の電力配給ネットワークの上面図である。
【図９】対応する電力配給ネットワーク内の製造ばらつきに起因するシリコン上での電圧ばらつきを補正するための方法を示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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