【技术实现步骤摘要】
本文描述的实施方案涉及半导体芯片制造，并且更具体地涉及电力传送和信号网络布线。
技术介绍
1、典型的高性能逻辑芯片(诸如处理器)被设计成在形成于半导体衬底和前端工艺(feol)器件层上方的后端工艺(beol)堆叠中具有信号布线和电力布线两者。在常规的正面电力传送布置中，芯片接触焊盘(例如，用于倒装芯片连接的焊料凸块着陆焊盘)以被称为与芯片接触焊盘正面连接的布置形成于beol堆叠的顶部上。因此，正面连接暗示芯片接触焊盘形成于半导体衬底和feol器件层的顶部上。在这种情况下，beol堆叠也位于正面上，并且在芯片以倒装芯片方式安装到板或其他布线衬底上的情况下beol堆叠被视为面向板。此类beol堆叠可包括10个到20个金属层，例如其中下部层级和中部层级的金属层经指定用于信号布线和顶层金属层，其为具有最宽间距的最厚和最宽金属层、经指定用于电力布线和延迟敏感或长布线。在此类典型配置中，电力传送布线和信号布线两者均位于芯片的同一侧上，并且到器件层的两条通路均通过beol堆叠中的相同金属层进行。然而，随着由晶体管尺寸测量的半导体工艺节点继续缩小，这也与更精细的接线要求相关，这也与通过金属层的布线中的增加的电阻相关。此增加的电阻可进一步促成电力传送中的电压下降。此外，由于金属堆叠对于电力传送互连件和信号互连件是相同的，因此其需要同时充分地适合于两者，这对于任一者都可能不是最佳的。
2、更近期地，已经提出将电力传送布线重新分布到芯片的背面。在此类背面电力传送布置中，形成在feol器件层的顶部上的传统beol堆叠可以主要用于信号布线，而
技术实现思路
1、描述了芯片结构和电子模块，该芯片结构和电子模块包括电力传送网络(pdn)布线结构和信号布线结构以平衡电力、信令和热要求。在一个实施方案中，芯片包括器件层、位于器件层的顶部上的pdn布线结构以及位于器件层下方的信号布线结构。可选择多种材料选择和物理布置来实现必要的器件性能，其包括热导率、层间电介质(ild)层的介电常数和厚度、金属布线层的厚度和宽度、以及包括堆叠过孔、器件层过孔和电力传送过孔的垂直连通性布置。此外，此类布置还可对准用于芯片的热管理的热通路。
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1.一种芯片结构，所述芯片结构包括：
2.根据权利要求1所述的芯片结构，其中所述信号布线结构还包括多个芯片接触端子。
3.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述信号布线结构包括第一多个层间电介质ILD层，并且所述PDN布线结构包括第二多个ILD层，所述第二多个ILD层的特征在于比所述第一多个ILD层的介电常数高。
4.根据权利要求3所述的芯片结构，还包括多个电力传送过孔，所述多个电力传送过孔延伸穿过所述信号布线结构中的多于一个所述第一多个金属布线层并且穿过多于一个所述第一多个ILD层。
5.根据权利要求3所述的芯片结构，其中所述第二多个ILD层具有大于4的介电常数。
6.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述PDN布线结构包括比所述信号布线结构少的金属布线层。
7.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述PDN布线结构包括比所述信号布线结构高的金属含量。
8.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述PDN布线结构包括比所述信号布线结构大的过孔密度。
9.根据权利要求8所述的芯片结构，其中所
10.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述PDN布线结构包括比所述信号布线结构小的以下两者的平均比率：过孔高度与金属布线层厚度。
11.根据权利要求10所述的芯片结构，其中所述PDN布线结构包括电力平面。
12.根据权利要求2所述的芯片结构，还包括多个器件层过孔，所述多个器件层过孔延伸穿过所述器件层。
13.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述PDN布线结构包括集成的金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。
14.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述第二多个金属布线层的平均厚度大于所述第一多个金属层的平均厚度。
15.根据权利要求2所述的芯片结构，还包括热解决方案层，所述热解决方案层键合到所述PDN布线结构的顶面。
16.根据权利要求15所述的芯片结构，其中所述热解决方案层利用均匀金属层键合到所述PDN布线结构的所述顶面。
17.根据权利要求15所述的芯片结构，其中所述热解决方案层包括第一多个键合焊盘，所述PDN布线结构包括第二多个键合焊盘，并且所述第一多个键合焊盘利用多个金属接合部键合到所述第二多个键合焊盘。
18.根据权利要求17所述的芯片结构，其中所述多个金属接合部的熔融温度大于所述第一多个键合焊盘和所述第二多个键合焊盘的熔融温度。
19.根据权利要求15所述的芯片结构，其中所述热解决方案层包括逻辑器件。
20.根据权利要求15所述的芯片结构，其中所述热解决方案层包括多个深沟槽电容器，所述多个深沟槽电容器与所述PDN布线结构电连接。
21.根据权利要求15所述的芯片结构，其中所述热解决方案层包括光学通路。
22.一种电子模块，所述电子模块包括：
23.根据权利要求22所述的电子模块，其中所述信号布线结构还包括多个芯片接触端子，其中所述芯片接触端子利用多个焊料凸块键合到所述布线衬底。
24.根据权利要求22所述的电子模块，其中所述第二多个金属布线层的平均厚度大于所述第一多个金属层的平均厚度。
25.根据权利要求22所述的电子模块，还包括多个电力传送过孔，所述多个电力传送过孔延伸穿过所述信号布线结构中的多于一个所述第一多个金属布线层并且穿过多于一个第一多个层间电介质ILD层。
...【技术特征摘要】
1.一种芯片结构，所述芯片结构包括：
2.根据权利要求1所述的芯片结构，其中所述信号布线结构还包括多个芯片接触端子。
3.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述信号布线结构包括第一多个层间电介质ild层，并且所述pdn布线结构包括第二多个ild层，所述第二多个ild层的特征在于比所述第一多个ild层的介电常数高。
4.根据权利要求3所述的芯片结构，还包括多个电力传送过孔，所述多个电力传送过孔延伸穿过所述信号布线结构中的多于一个所述第一多个金属布线层并且穿过多于一个所述第一多个ild层。
5.根据权利要求3所述的芯片结构，其中所述第二多个ild层具有大于4的介电常数。
6.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述pdn布线结构包括比所述信号布线结构少的金属布线层。
7.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述pdn布线结构包括比所述信号布线结构高的金属含量。
8.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述pdn布线结构包括比所述信号布线结构大的过孔密度。
9.根据权利要求8所述的芯片结构，其中所述pdn布线结构过孔密度为按体积计大于10％，并且所述信号布线结构过孔密度为按体积计小于5％。
10.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述pdn布线结构包括比所述信号布线结构小的以下两者的平均比率：过孔高度与金属布线层厚度。
11.根据权利要求10所述的芯片结构，其中所述pdn布线结构包括电力平面。
12.根据权利要求2所述的芯片结构，还包括多个器件层过孔，所述多个器件层过孔延伸穿过所述器件层。
13.根据权利要求2所述的芯片结构，其中所述pdn布线结构包括集成的金属-绝缘体-金属(mim)电容器...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·达布拉尔，A·奥利瓦，S·纳拉亚恩，翟军，V·拉马昌德拉，K·斯卡，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：
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