-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
1. Erfindungsfeld
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein Metallschichtstrukturen mit Durchgangslöchern und Anordnungen
von Metallleitungen zum Verbinden von Metallschichten und insbesondere
eine Technik zum Identifizieren einer Revision der Metallschichtstruktur.
-
Komplexe Halbleiterelemente und Hochgeschwindigkeitsschaltungen
in moderner Elektronik verändern
die Rolle der Verbindungssubstrate. Das Substrat ist nicht mehr
nur ein Ersatz für
Drähte.
Das Verbindungssubstrat bietet neben der elektrischen Funktion einen
Schaltsignalabgleich, eine Anschlussverwaltung und eine mechanische
Unterstützung.
Diese Eigenschaften sind erforderlich, um die Fortschritte in der
Halbleitertechnik zu unterstützen. Die
Chipkomplexität
nimmt mit reduzierten Chipgrößen und
reduzierten Kontaktabständen
zu und stellt stets neue Herausforderungen für Montagetechniker und Leiterplattenhersteller.
Die Montagetechniker sind mit Handhabungs-, Koplanaritäts- und
Ausrichtungsproblemen konfrontiert. Die Leiterplattenhersteller
müssen
Probleme mit den Dimensionen, Layoutmasken und elektrischen Tests
lösen.
Diese hohen Anforderungen machen Aufbauten mit mehreren Schichten
oder Verbindungen mit hoher Dichte nötig, um den Verdrahtungsbedarf
für eng
nebeneinander angeordnete Bauelemente zu unterstützen.
-
Mehrschichtige Strukturen umfassen
beispielsweise vier bis acht Schichten, wobei eine mehrschichtige
Struktur in unterschiedlichen Herstellungsschritten aufgebaut wird.
Eine Basis der mehrschichtigen Struktur ist ein Substrat. Indem
z.B. ein lichtempfindliches Polymer aufgetragen wird und das Substrat
dann durch eine Layoutmaske, die das gewünschte Schaltmuster aufweist,
mit ultraviolettem Licht belichtet wird, wird eine harte dielektrische
Beschichtung auf dem Substrat mit einem Schaltungsmuster in der
Form von Vertiefungen geschaffen. Ein leitendes Material wird aufgetragen,
um die durch die Belichtung geschaffenen Vertiefungen und Löcher zu füllen. Die
Schaltung wird dann getrocknet und gehärtet. Eine zweite Schicht aus
einem lichtempfindlichen Dielektrikum kann dann aufgetragen und
mit ultraviolettem Licht durch eine Layoutmaske mit einem Muster
für Durchgangslöcher belichtet
werden. Nach der Entwicklung werden die Durchgangslöcher wie zuvor
mit leitenden Materialien gefüllt
und gehärtet. Dann
wird eine dritte Schicht aus einem lichtempfindlichen Dielektrikum
aufgetragen. Diese Schicht wird belichtet, entwickelt, gefüllt und
gehärtet,
um den Schaltungsaufbau für
die zweite Leiterschicht vorzusehen. Dieser Prozess kann sequentiell
wiederholt werden, um eine mehrschichtige Struktur zu erzeugen.
-
Mittels der vorstehend beschriebenen
Herstellungsschritte kann zum Beispiel eine wie in 1 gezeigte mehrschichtige Struktur erzeugt
werden. Diese mehrschichtige Struktur umfasst mehrere Schichten
aus einem dieleketrischen Material 110. Auf den dielektrischen
Schichten sind Metallschichten 100 vorgesehen, die vertikal über Durchgangslöcher 120, 130 verbunden
sind. Die Durchgangslöcher 120 können für die vertikale
Verbindung eines elektronischen Elements 140 angeordnet
sein, das in der mehrschichtigen Struktur eingebettet ist, wobei das
elektronische Element 140 zum Beispiel mit der obersten
Metallschicht verbunden wird.
-
Die Durchgangslöcher der in 1 gezeigten Struktur sind in Übereinstimmung
mit den Anforderungen der eingebetteten elektronischen Elemente positioniert
und können
weiterhin eine Verbindung zu bestimmten Punkten auf einer obersten
Metallschicht bilden, um mit Kontakten verbunden zu werden, oder können auf
einer bestimmten Metallschicht ein definiertes elektrisches Potential
vorsehen.
-
Wenn das Layout einer Metallschichtstruktur geändert werden
muss, um beispielsweise Korrekturen der Metallleitungsanordnung
zu implementieren, kann eine Identifikation der Metallschichtstruktur
verwendet werden, um die vorgesehenen Änderungen zu verfolgen und
die Revisionsnummer der Metallschichtstruktur zu identifizieren.
Allgemein kann die Revisionsnummer eines integrierten Schaltungs-Chips
mit Hilfe von Software gelesen werden, wobei zum Beispiel eine Software-Leseprozedur
die implementierte Revisionsnummer liest und weiterhin für die Revisionsnummer
spezifische Aktionen initiiert. Die Implementierung einer derartigen
Revisionsidentifikationstechnik erfordert einen großen zusätzlichen
Aufwand, um die Schichten der Metallschichtstruktur anzupassen.
-
DE 41 28 568 C2 beschreibt ein Mehrschichtverdrahtungsverfahren
zur Verdrahtungs-Modifikation
am Chip für
einen hochintegrierten Halbleiterschaltkreis. Der Halbleiterschaltkreis-Chip
weist zwei oder mehr Verdrahtungsebenen auf. Ferner weist der Halbleiterschalt kreis-Chip
erste Chipanschlusspole in einer untersten Verdrahtungsebene und
zweite Chipanschlusspole in der obersten Verdrahtungsebene auf,
wobei mindestens zwei voneinander unabhängige Verdrahtungsstrukturen
vorhanden sind. Mindestens eine Verdrahtungsstruktur am fertigen
Chip ist durch Beeinflussung von außen modifizierbar. Signalleitungen
eines Satzes von Signalverdrahtungsstrukturen sind als nichtmodifizierbare Verdrahtungsstrukturen
in den unteren Verdrahtungsebenen angebracht, wobei Signalleitungen
der modifizierbaren Verdrahtungsstrukturen von den tieferliegenden
unteren Verdrahtungsebenen über Durchgangslöcher bis
zur obersten Verdrahtungsebene geführt sind. Die Signalleitungen
der modifizierbaren Verdrahtungsstrukturen können bedarfsweise an vorbestimmten
Stellen durch Einwirken eines Laser-Verfahrens unterbrochen oder
verbunden werden.
-
Die herkömmlichen Techniken zum Vorsehen
einer Identifikation für
eine Metallschichtstruktur können
kostenintensiv und unvorteilhaft sein, weil unter Umständen für jede Anpassung
der Revisionsnummer zusätzliche
Modifikationen der Schichtstruktur in der Layoutmaske für mehrere
Schichten implementiert werden müssen.
Das heißt,
auch wenn die elektrischen Verbindungen von nur einer Metallschicht
für die
Korrektur von Layoutfehlern oder aus einem anderen Grund zu ändern sind,
erfordern die herkömmlichen
Techniken häufig,
dass modifizierte Layoutmasken für
weitere Metallschichten erzeugt werden, nur um die Revisionsnummer
zu aktualisieren.
-
Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Techniken
kann eine Verschwendung von Chipfläche sein. Die Anwendung der
herkömmlichen
Techniken hat also eine unnötig
komplizierte und kostenintensive Herstellung zur Folge.
-
Es werden ein integrierter Schaltungs-Chip und
ein Herstellungsverfahren mit verbesserten Verbindungseigenschaften
angegeben, die insbesondere für
eine Reduktion der Herstellungskosten geeignet sind, wenn Identifikationsmerkmale
vorgesehen werden.
-
Gemäß Anspruch 1 ist ein integrierter
Schaltungs-Chip vorgesehen, der eine Metallschichtstruktur aufweist,
die wenigstens drei im wesentlichen horizontale Metallschichten
und eine Vielzahl von im wesentlichen vertikalen Durchgangslöchern umfasst. Jede
der Metallschichten umfasst wenigstens eine Metallleitung. Jedes
der Durchgangslöcher
verbindet eine Metallleitung einer Metallschicht elektrisch mit einer
Metallleitung einer anderen Metallschicht. Der integrierte Schaltungs-Chip
umfasst weiterhin einen ersten Anschluss, der in einer ersten Metallschicht angeordnet
ist, sowie einen zweiten und einen dritten Anschluss, die in einer
zweiten Metallschicht angeordnet sind. Die Metallleitungen und Durchgangslöcher bilden
einen Signalpfad, der den ersten Anschluss elektrisch mit dem zweiten
Anschluss verbindet. Die Metallleitungen in jeder Metallschicht
sind in einer ersten von wenigstens zwei vordefinierte Konfigurationen
angeordnet. Die wenigstens zwei vordefinierten Konfigurationen umfassen
für jede
Metallschicht eine zweite vordefinierte Konfiguration, welche die
Metallleitungen in der Metallschicht anordnet, um zusammen mit den
Durchgangslöchern
und den Metallleitungen in den anderen Metallschichten einen modifizierten
Signalpfad zu bilden, der den ersten Anschluss elektrisch mit dem
dritten Anschluss verbindet.
-
Nach Anspruch 21 ist ein integrierter
Schaltungs-Chip vorgesehen, der ein Revisionsidentifikationsregister,
das Revisionsidentifikationsdaten speichert, und einen Ausgangsanschluss
umfasst, der mit dem Revisionsidentifikationsregister verbunden ist,
um die Revisionsidentifikationsdaten auszugeben. Das Revisionsidentifikationsregister
weist eine Metallschichtstruktur auf, die wenigstens drei im wesentlichen
horizontale Metallschichten und eine Vielzahl von im wesentlichen
vertikalen Durchgangslöchern
umfasst. Jede der Metallschichten umfasst wenigstens eine Metallleitung.
Jedes der Durchgangslöcher
verbindet eine Metallleitung von einer Metallschicht elektrisch
mit einer Metallleitung einer anderen Metallschicht. Der integrierte
Schaltungs-Chip umfasst weiterhin einen ersten Anschluss, der in
einer ersten Metallschicht angeordnet ist, sowie einen zweiten und
einen dritten Anschluss, die in einer zweiten Metallschicht angeordnet
sind. Die Metallleitungen und die Durchgangslöcher bilden einen Signalpfad,
der den ersten Anschluss elektrisch mit dem zweiten Anschluss verbindet.
Die Metallleitungen in jeder Metallschicht sind in einer ersten
von wenigstens zwei vordefinierten Konfigurationen angeordnet. Die
wenigstens zwei vordefinierten Konfigurationen umfassen für jede Metallschicht
eine zweite vordefinierte Konfiguration, welche die Metallleitungen
in der Metallschicht anordnet, um zusammen mit den Durchgangslöchern und
den Metallleitungen in den anderen Metallschichten einen modifizierten
Signalpfad zu bilden, der den ersten Anschluss elektrisch mit dem
dritten Anschluss verbindet.
-
Nach Ansspruch 22 ist ein Verfahren
zum Herstellen einer Metallschichtstruktur vorgesehen, die wenigstens
drei im wesentlichen horizontale Metallschichten und eine Vielzahl
von im wesentlichen vertikalen Durchgangslöchern umfasst. Jede der Metallschichten
umfasst wenigstens eine Metallleitung. Jedes der Durchgangslöcher verbindet
eine Metallleitung von einer Metallschicht elektrisch mit einer Metallleitung
einer anderen Metallschicht. Die Struktur umfasst weiterhin einen
ersten Anschluss, der in einer ersten Metallschicht angeordnet ist,
sowie einen zweiten und einen dritten Anschluss, die in einer zweiten
Metallschicht angeordnet sind. Die Metallleitungen und die Durchgangslöcher bilden
einen Signalpfad, der den ersten Anschluss elektrisch mit dem zweiten
Anschluss verbindet. Die Metallleitungen in jeder Metallschicht
sind in einer ersten von wenigstens zwei vordefinierten Konfigurationen
angeordnet. Die wenigstens zwei vordefinierten Konfigurationen umfassen
für jede
Metallschicht eine zweite vordefinierte Konfiguration, welche die
Metallleitungen in der Metallschicht anordnet, um zusammen mit den Durchgangslöchern und
den Metallleitungen in den anderen Metallschichten einen modifizierten
Signalpfad zu bilden, der den ersten Anschluss elektrisch mit dem
dritten Anschluss verbindet. Das Verfahren umfasst das Auswählen einer
Metallschicht der Struktur, das Bestimmen der vordefinierten Konfiguration
von Metallleitungen in der ausgewählten Metallschicht, das Auswählen einer
anderen vordefinierten Konfiguration, das Vorbereiten einer Layoutmaske
für die
ausgewählte
Metallschicht in Übereinstimmung
mit der ausgewählten
vordefinierten Konfiguration und das Strukturieren einer Struktur
unter Verwendung der Layoutmaske.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
Die beigefügten Zeichnungen sind Bestandteil
der vorliegenden Beschreibung und dienen dazu, die Prinzipien der
Erfindung zu verdeutlichen. Die Zeichnungen beschränken die
Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Beispiele
für den Aufbau
und die Verwendung der Erfindung. Weitere Merkmale und Vorteile
werden durch die folgende ausführliche
Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
-
1 ist
eine Querschnittansicht einer herkömmlichen Struktur mit mehreren
Metallschichten.
-
2 ist
eine Ansicht von oben auf eine Struktur mit drei Metallschichten,
die Durchgangslöcher
und Metallleitungen umfasst, die gemäß einer Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit zwei vordefinierten Konfigurationen für jede Metallschicht angeordnet
sind.
-
3 zeigt
eine perspektivische Ansicht der in 2 gezeigten
Struktur.
-
4 zeigt
eine Struktur mit vier Metallschichten, die Durchgangslöcher und
Metallleitungen umfasst, die gemäß einer
anderen Ausführungsform in Übereinstimmung
mit zwei vordefinierten Konfigurationen für jede Metallschicht angeordnet
sind.
-
5 zeigt
eine Struktur mit drei Metallschichten, die Durchgangslöcher und
Metallleitungen umfasst, die gemäß einer
vierten Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit drei vordefinierten Konfigurationen für jede Metallschicht angeordnet
sind.
-
6 zeigt
eine Struktur mit drei Metallschichten, die Durchgangslöcher und
Metallleitungen umfasst, die gemäß einer
weiteren Ausführungsform in Übereinstimmung
mit vier vordefinierten Konfigurationen für jede Metallschicht angeordnet
sind.
-
7 ist
eine Ansicht von oben auf eine Struktur zum Codieren eines 4-Bit-Binärcodes gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
-
8 ist
ein Flussdiagramm, das einen Strukturherstellungsprozess gemäß einer
weiteren Ausführungsform
zeigt.
-
9 ist
eine Ansicht von oben auf eine Struktur mit drei Metallschichten,
die eine größere Anzahl
von Durchgangslöchern
und Metallleitungen gemäß einer
weiteren Ausführungsform
aufweist.
-
Die beispielhaften Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die
Zeichnungen beschrieben, wobei identische Elemente und Strukturen
durch gleiche Bezugszeichen angegeben werden.
-
Im Folgenden wird auf die Zeichnungen
und insbesondere auf 2 Bezug
genommen, die eine Metallschichtstruktur gemäß einer Ausführungsform in
einer Ansicht von oben zeigt. Die Struktur umfasst drei horizontale
Metallschichten: eine obere Metallschicht, eine mittlere Metallschicht
und eine untere Metallschicht. Die Struktur umfasst eine Vielzahl
von vertikalen Durchgangslöchern 200, 210, 215, 220, Metallleitungen 235, 240, 245, 250, 260, 265, 270, 275, 280, 285 und
drei Anschlüsse 205, 225, 230.
-
Die Anschlüsse sind Signalquellen oder
Signalsenken, können
aber auch andere Verbindungen zu elektrischen Elementen wie etwa
Verbindungszellen, Leistungsgitterverbindungen oder Pullup/Pulldown-Transistoren
sein. In anderen Ausführungsformen
können
wenigstens einige der Anschlüsse schwebend
gelassen werden.
-
Die Durchgangslöcher verbinden vertikal eine
Metallleitung einer Metallschicht mit einer Metallleitung einer
anderen Metallschicht. Jede der Metallschichten umfasst eine Anordnung
von Metallleitungen, die über
Durchgangslöcher
verbunden sind, wobei die Metallleitungen in Übereinstimmung mit einer ersten
oder einer zweiten Konfiguration für jede Metallschicht angeordnet
sind. In jeder Schicht ist die erste Konfiguration auf der linken
Seite von 2 dargestellt,
während
die zweite Konfiguration jeweils rechts in der Figur gezeigt ist.
Die Auswahl von entweder der ersten oder der zweiten Konfiguration
jeder Metallschicht bildet einen Signalpfad von dem oberen Anschluss 205 in
der oberen Metallschicht entweder zu dem Anschluss 225 oder
zu dem Anschluss 230, die beide in der unteren Metallschicht angeordnet
sind.
-
Wenn ein Signalpfad in der Struktur
von dem Anschluss 205 zu dem Anschluss 230 in Übereinstimmung
mit den entsprechenden zweiten vordefinierten Konfigurationen vorgesehen
wird, dann werden die Metallleitungen 240, 245 und 270 verwendet. Wenn
nur eine Anordnung der Metallleitungen in einer Metallschicht von
der zweiten Konfiguration zu der ersten Konfiguration wechselt,
dann wird ein anderer Signalpfad mit den verbleibenden Metallleitungen
und Durchgangslöchern
gebildet, um den Anschluss 205 mit dem zweiten Anschluss 225 in
der unteren Metallschicht zu verbinden.
-
Dieser Aufbau aus Durchgangslöchern und Metallleitungen
kann verwendet werden, um eine von mehreren Signalquellen mit beispielsweise
einer Signalsenke zu verbinden. Dementsprechend kann der oben genannte
Anschluss 205 eine Signalsenke sein, während die Anschlüsse 225 und 230 Signalquellen
sind.
-
Es ist zu beachten, dass der Aufbau
aus Durchgangslöchern
und Metallleitungen von 2 auch
verwendet werden kann, um eine Signalquelle mit einer von mehreren
Signalsenken zu verbinden.
-
3 stellt
die Metallschichtstruktur von 2 perspektivisch
dar, wobei sie einen Signalpfad zeigt, der den Anschluss 230 mit
dem Anschluss 205 unter Verwendung der zweiten Konfiguration
der Metallleitungen in der oberen Metallschicht und der entsprechenden
ersten Konfigurationen in der mittleren und unteren Metallschicht
verbindet. Die gezeigte Schichtstruktur nimmt weiterhin in vorteilhafter
Weise weniger Chipfläche
ein, weil das Durchgangsloch 200 dieselben horizontalen
Koordinaten wie der Anschluss 230 in der unteren Metallschicht
aufweist, sodass sie vertikal übereinander
angeordnet sind.
-
4 zeigt
die Schichtstruktur von 2 mit einer
zusätzlichen
mittleren Schicht. Das heißt,
dass die Struktur aus vier Metallschichten im wesentlichen denselben
Aufbau aufweist wie in 2,
wobei jedoch eine obere und eine untere mittlere Schicht vorgesehen
sind.
-
Wie gezeigt, weisen die obere und
die untere mittlere Schicht beide denselben Aufbau auf. Entsprechend
können
Strukturen mit fünf
oder mehr Schichten, d.h. mit weiteren mittleren Metallschichten,
erzeugt werden, wobei jede weitere mittlere Metallschicht denselben
in 4 gezeigten Aufbau
aufweist.
-
Es ist weiterhin zu beachten, dass
die Struktur mit vier Schichten von 4 einen
Signalpfad umfasst, der den Anschluss 205 mit einem der
Anschlüsse 430 oder 435 verbindet.
Die gestrichelt wiedergegebenen Metallleitungen geben eine zweite vordefinierte
Konfiguration für
jede Metallschicht wieder. Indem eine zweite Konfiguration für wenigstens eine
der Metallschichten gewählt
wird, kann eine Kombination aus ersten und zweiten Konfigurationen gewählt werden,
die eine Möglichkeit
für die
Verbindung des Anschlusses 205 mit dem jeweils anderen Anschluss
bietet. Durch das Wechseln der Konfiguration in einer beliebigen
Schicht kann also der Signalpfad geschaltet werden.
-
Die Tatsache, dass der Aufbau von 2 weniger Chipfläche einnimmt,
gilt auch für
die gezeigte Struktur mit vier Schichten. Weiterhin ist deutlich, dass
aus diesem Grund nicht nur ein Durchgangsloch und ein Anschluss,
sondern auch zwei (oder mehr) Durchgangslöcher 200 und 400,
oder 210 und 405, übereinander angeordnet werden
können.
-
5 zeigt
eine Struktur mit drei Schichten gemäß einer anderen Ausführungsform.
Die Struktur mit drei Schichten umfasst drei Anordnungen aus Metallleitungen
in Überein stimmung
mit drei vordefinierten Konfigurationen, wobei jede Konfiguration
in der Figur mit einer jeweils anderen Darstellung für die entsprechenden
Leitungen gezeigt ist.
-
Ähnlich
wie bei den zuvor gezeigten Metallschichtstrukturen weist die vorliegende
Schichtstruktur einen bestehenden Signalpfad auf, der den Anschluss 500 mit
einem der Anschlüsse 550, 555 und 560 verbindet.
Die Verwendung von anderen Metallleitungen, die in Übereinstimmung
mit den anderen vordefinierten Konfigurationen angeordnet sind,
resultiert in einem anderen Signalpfad, der den Anschluss 500 mit
einem anderen Anschluss in der unteren Metallschicht verbindet.
-
6 zeigt
eine Struktur mit drei Schichten gemäß einer anderen Ausführungsform,
die vier Anordnungen von Metallleitungen in Übereinstimmung mit vier vordefinierten
Konfigurationen pro Schicht umfasst.
-
Der in 6 gezeigte
Aufbau von Metallleitungen ist dem von 5 ähnlich,
wobei sich die vorliegende Schichtstruktur jedoch in der Anzahl
der vordefinierten Konfigurationen unterscheidet. Das Strukturbeispiel
mit drei Schichten von 6 und
die Struktur mit drei Schichten von 5 zeigen,
dass die Anzahl der vordefinierten Konfigurationen beliebig erweitert
werden kann.
-
Wie bereits in 4 gezeigt, kann weiterhin die Metallschichtstruktur
von 4 und 6 durch die Anzahl der Metallschichten
erweitert werden. Auf diese Weise können Ausführungsformen mit einer beliebigen
Anzahl von Metallschichten und einer beliebigen Anzahl von Konfigurationen
geschaffen werden.
-
Im Folgenden wird auf 7 Bezug genommen, die eine
Metallschichtstruktur gemäß einer
weiteren Ausführungsform
zeigt, wobei die aktuelle Metallschichtstruktur ein System von vier
Anschlüssen aufweist,
die in einer oberen Metallschicht der Metallschichtstruktur angeordnet
sind. In der Figur sind die Anschlüsse 700, 725, 750 und 775 von
oben gezeigt. Jeder der Anschlüsse
kann eine Signalsenke sein, wobei die Anschlüsse 700, 725, 750 und 775 im
Folgenden jeweils als Signalsenken bezeichnet werden.
-
Die Signalsenken werden verwendet,
um ein 4-Bit-Revisionsregister zu codieren, das durch die Metallschichtstruktur
implementiert wird, um eine Identifikation der Revision der Metallschichtstruktur vorzusehen.
Jede der gezeigten Signalsenken ist elektrisch von den anderen getrennt,
wobei sie weiterhin mit einem Anschluss in der unteren Metallschicht
der Struktur verbunden ist. Für
jede Senke in der oberen Metallschicht sind zwei Anschlüsse in der unteren
Metallschicht vorgesehen, die als Signalquellen dienen.
-
Wie oben genannt, ist jede Senke
mit einer von zwei vorgesehen Signalquellen, nämlich einer ersten oder einer
zweiten Signalquelle in der unteren Metallschicht verbunden. Die
Verbindung jeder Senke mit der ersten oder zweiten Signalquelle
wird realisiert, indem ein Signalpfad für jede Senke gebildet wird,
der entsprechende Durchgangslöcher
und Metallleitungen umfasst, wobei die Metallleitungen in Übereinstimmung
mit einer ersten oder zweiten vordefinierten Konfiguration angeordnet
sind.
-
Die erste und zweite Signalquelle
geben ein erstes und ein zweites Signal aus, wobei das erste Signal
einen Spannungswert aufweist, der einen hohen logischen Pegel wiedergibt,
während
das zweite Signal einen niedrigen logischen Pegel aufweist. Die in 7 gezeigte Anzahl der Senken
definiert die Anzahl von Bits, die für die Revisionsidentifikation
zu codieren sind. Die vorliegende Ausführungsform der Metallschichtstruktur
umfasst eine Vier-Bit-Codierung,
sodass jedes Signalsenke der oberen Metallschicht entweder mit dem
hohen logischen Pegel oder dem niedrigen logischen Pegel zu der
entsprechenden Signalquelle verbunden ist. Dies muss während der
Entwurfsphase der Metallschichtstruktur bewerkstelligt werden, indem
die Layoutmaske jeder Metallschicht vorbereitet wird, um wie oben
genannt die entsprechenden Signalpfade vorzusehen.
-
Im Folgenden kann angenommen werden, dass
eine bestehende Metallschichtstruktur in Übereinstimmung mit den oben
beschriebenen Anforderungen hergestellt wurde, wobei weiterhin nur
eine Schicht dieser Metallschichtstruktur korrigiert werden muss.
Die Metallschichtstruktur des gezeigten Bitcodesystems lässt die
Anpassung der Revisionsidentifikation des Chips zu, indem eine oder
mehrere Konfigurationen in nur der zu korrigierenden Schicht geschaltet
wird. Es müssen
also nicht mehr zusätzliche
Layoutmasken erzeugt werden, nur um die Revisionsnummer zu aktualisieren.
-
Es ist zu beachten, dass die Anzahl
der vier Strukturen von 7 nur
zur Erläuterung
gewählt
ist, während
in anderen Ausführungsformen
eine beliebige andere Anzahl von Strukturen, d.h. eine andere Bitbreite
gewählt
werden kann.
-
Weiterhin ist zu beachten, dass die
Anzahl der Metallschichten für
alle Ausführungsformen
nur zur Erläuterung
gewählt
ist, wobei insbesondere die Ausführungsform
von 7 mit vier Strukturen
nicht auf diese Anzahl von Metallschichten beschränkt ist.
-
Das Flussdiagramm von 8 zeigt einen Strukturherstellungsprozess
gemäß einer
anderen Ausführungsform.
Auf der Basis der Tatsache, dass eine Metallschichtstruktur in Übereinstimmung
mit den oben beschriebenen Anordnungen von Durchgangslöchern und
vordefinierten Konfigurationen von Metallleitungen hergestellt wurde,
und auf der Basis der Annahme, dass eine Korrektur der Verbindungen in
der Metallschichtstruktur durchgeführt werden muss, umfasst der
erste Schritt 800 des Prozesses die Auswahl einer Metallschicht,
die korrigiert werden muss. In Übereinstimmung
mit der Anzahl der vorgesehenen Bits für die Codierung der Revisionsidentifikation
muss die vordefinierte Konfiguration in der ausgewählten Metallschicht
in Schritt 810 bestimmt werden. Wenn mehr als eine Struktur vorhanden
ist (wie in der Anordnung von 7),
kann der Schritt 810 für
jede der Strukturen durchgeführt
werden.
-
Der folgende Schritt des Strukturherstellungsprozesses
ist der Schritt 830, der eine Vorbereitung von Layoutmasken für die ausgewählte Metallschicht
umfasst, wobei für
das Beispiel der Codierung von Bits der Signalpfad jeder Signalsenke
zu einer Signalquelle betrachtet werden muss. Die Vorbereitung einer
Layoutmaske umfasst eine Anpassung der Layoutmaske für die Implementierung
der Korrektur des Schaltungsaufbaus der Metallschicht. Um die durchgeführte Korrektur
und Anpassung der Revisionsidentifikation zu implementieren, wird
die Metallschichtstruktur schließlich unter Verwendung einer
vorbereiteten Layoutmaske strukturiert (Schritt 840).
-
9 zeigt
eine Struktur mit drei Metallschichten gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die
Figur zeigt eine Erweiterung der Anzahl von Anschlüssen, wobei
die Anschlüsse 960-975 Signalquellen
und die Anschlüsse 900-915 Signalsenken sind.
-
Ähnlich
wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen, umfasst die vorliegende
Struktur mit drei Metallschichten eine untere, eine mittlere und eine
obere Metallschicht. Die untere und die mittlere Metallschicht umfassen
Metallleitungen, die durch unterschiedliche Linienarten wiedergegeben
sind, und die Metallschichten sind miteinander über Durchgangslöcher 940-955 verbunden.
Wie gezeigt, sind die Durchgangslöcher 940-955 angeordnet,
um eine erste Matrix mit Reihen und Spalten aus Durchgangslöchern zu
bilden, wobei jede Spalte durch die mit 940-955 angegebenen
Durchgangslöcher
gebildet wird. Für
jede Spalte der ersten Matrix wird nur eine der unterschiedlich
gezeichneten Metallleitungen verwendet, um ein Durchgangsloch der
Spalte mit einer verwandten Signalquelle 960-975 zu verbinden,
wobei nur eine Verbindung für
jede Reihe der ersten Matrix gestattet ist.
-
Weitere Durchgangslöcher 920-935 sind
vorgesehen, um die mittlere Metallschicht mit der oberen Metallschicht
zu verbinden. Die Durchgangslöcher 920-935 sind
angeordnet, um eine zweite Matrix aus Reihen und Spalten von Durchgangslöchern zu
bilden, wobei jede Spalte in der zweiten Matrix durch die mit 920-935 angegebenen
Durchgangslöcher
gebildet wird.
-
Die unterschiedlich gezeichneten
Metallleitungen der zweiten Matrix werden verwendet, um ein einzelnes
Durchgangsloch jeder Spalte mit einer entsprechenden Signalsenke 900-915 der
oberen Schicht zu verbinden, wobei nur eine Verbindung für jede Spalte
der zweiten Matrix zulässig
ist. Die verbleibenden Metallleitungen in der mittleren Schicht sind
vorgesehen, um die erste Matrix von Durchgangslöchern mit der zweiten Matrix
von Durchgangslöchern
zu verbinden, um in der unteren Metallschicht erzeugte Signale zu
der oberen Metallschicht auszugeben.
-
Jedes durch die Signalquellen 960-975 der unteren
Metallschicht erzeugte Signal wird dann zu einer Signalsenke 900-915 der
oberen Metallschicht ausgegeben, wobei der oben beschriebene Aufbau aus
Durchgangslöchern
und Metallleitungen eine Vielzahl von möglichen unterschiedlichen Anordnungen
von den Signalquellen 960-975 zu den Signalsenken 900-915 vorsieht.
-
In mehreren der oben beschriebenen
Ausführungsformen
ist die Anzahl der vordefinierten Konfigurationen gleich der Anzahl
von Signalquellen für
jede Metallschicht. In anderen Ausführungsformen kann die Anzahl
der vordefinierten Konfigurationen größer als die Anzahl der Signalquellen
sein, z.B. gleich der faktoriellen Anzahl der Signalquellen für jede Metallschicht.
-
Aus der vorstehenden Beschreibung
wird deutlich, dass alle beschriebenen Ausführungsformen aufgrund der flexiblen
und reversiblen Signalzuweisung der Signalpfade in vorteilhafter
Weise eine universelle Layoutanordnung vorsehen können. Weiterhin
können
die Anordnungen den Vorteil bieten, dass die Elemente aufgrund der
vertikalen Anordnung nur eine geringe Chipfläche einnehmen.
-
Die oben beschriebene Technik bietet
im Vergleich zu einer herkömmlichen
Metallschichtstruktur den Vorteil, dass nur die Struktur einer Layoutmaske
geändert
werden muss, sodass die oben beschriebene Technik die Herstellungskosten reduziert.
-
Außerdem vereinfacht die Tatsache,
dass keine zusätzlich
Anpassung des Revisionsregisters in anderen Schichten erforderlich
ist, die Herstellung. Es kann nämlich
eine Revisionsidentifikation in einer beliebigen veränderten
Metallmaske geändert
werden, sodass keine zusätzlichen
Masken nur für
die Aktualisierung dieser Identifikation erzeugt werden müssen. Die
Anordnungen können
also den Vorteil aufweisen, dass die Anzahl der Masken für Metallspins
reduziert werden kann.
-
Weiterhin können die Anordnungen den zusätzlichen
Vorteil aufweisen, dass eine zusätzliche Flexibilität über die
Durchgangslochverbindungen durch Metallschichten vorgesehen werden
kann, die in jeder Schicht „entfernt" werden können, um
das Signal von der Quelle zu trennen.
-
Aus dem vorstehenden wird deutlich,
dass eine zusätzliche
Flexibilität
hinzugefügt
werden kann, indem die Anzahl von nicht nur den Metallschichten, sondern
auch der Anschlüsse,
d.h. der Senken oder Quellen, erhöht wird.
-
Die Erfindung wurde mit Bezug auf
entsprechend aufgebaute physikalische Ausführungsformen beschrieben, wobei
dem Fachmann deutlich sein sollte, dass verschiedene Modifikationen,
Variationen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung gemäß den vorstehend
genannten Lehren und den beigefügten
Ansprüchen
realisiert werden können,
ohne dass dadurch der Erfindungsumfang verlassen wird. Außerdem wurden
allgemein dem Fachmann bekannte Detail nicht eigens beschrieen,
um die Erfindung nicht unnötig
zu verundeutlichen. Es ist also zu beachten, dass die Erfindung
nicht auf die spezifischen gezeigten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern
nur durch den Inhalt der beigefügten
Ansprüche
begrenzt wird.