技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明構(gòu)思涉及半導(dǎo)體裝置。更具體地，本發(fā)明構(gòu)思涉及具有導(dǎo)電帶(即，電源軌)的半導(dǎo)體裝置，其中，電壓源通過(guò)該導(dǎo)電帶連接到裝置的電子元件。

背景技術(shù)：

諸如存儲(chǔ)器裝置、集成電路、智能手機(jī)或平板個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)的電子裝置包括電源軌，由電壓源提供的操作電壓沿電源軌分別供應(yīng)到電子裝置的電子元件(例如，晶體管、存儲(chǔ)器單元和觸發(fā)器)。操作電壓的穩(wěn)定供應(yīng)對(duì)于電子裝置的可靠性是必不可少的。具體地，電子元件的操作電壓的瞬時(shí)下降可能造成電子元件發(fā)生故障。電壓降指由電壓源供應(yīng)到電子電路的能量因電路的無(wú)源元件而減少的量。

當(dāng)電壓源通過(guò)諸如由電源軌提供的公共導(dǎo)電路徑連接到電路的有源元件或“電子”元件時(shí)，供應(yīng)到電子元件中的沿導(dǎo)電路徑相對(duì)靠近電壓源的電子元件的電壓(第一電壓)大于供應(yīng)到電子元件中的沿導(dǎo)電路徑離電壓源較遠(yuǎn)的另一電子元件的電壓(第二電壓)。因此，在從電壓源輸出的電壓突然變化的情況下，即，在電壓降的情況下，第二電壓的變化可以大于第一電壓的變化。

因此，電子裝置的電路的通過(guò)電源軌連接到電源并沿由電源軌提供的導(dǎo)電路徑相對(duì)地遠(yuǎn)離電壓源的電子元件可能易于出現(xiàn)故障，或者至少可能比電路的靠近電壓源的其它電子元件更易于出現(xiàn)故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一方面，提供了一種包括半導(dǎo)體基底與一個(gè)在另一個(gè)上地設(shè)置在半導(dǎo)體基底上的多個(gè)金屬層的半導(dǎo)體裝置，其中，金屬層中的至少一個(gè)金屬層中的每個(gè)包括：多條第一電源軌，專(zhuān)用于連接到第一電壓并且所述多條第一電源軌中的每條第一電源軌沿第一方向縱向延伸；多條第二電源軌，專(zhuān)用于連接到第二電壓并且所述多條第二電源軌中的每條第二電源軌沿第一方向縱向延伸；以及第一導(dǎo)體，在第一電源軌的第一端處分別與第一電源軌中的每條第一電源軌成為一體，并且在第二方向上跨越第一電源軌。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供了包括處理器和連接到處理器的硬件組件的片上系統(tǒng)。處理器和硬件組件中的至少一個(gè)元件包括半導(dǎo)體基底和設(shè)置在半導(dǎo)體基底上方的多個(gè)金屬層。多個(gè)金屬層之中的第一金屬層包括：多條第一電源軌，沿第一方向延伸并提供第一電壓；多條第二電源軌，沿第一方向延伸并提供第二電壓；以及第一導(dǎo)體，結(jié)合到第一電源軌中的每條第一電源軌的一端并且沿第二方向延伸。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供了包括處理器、被構(gòu)造為與處理器進(jìn)行通信的存儲(chǔ)器以及被構(gòu)造為與處理器進(jìn)行通信的硬件組件的移動(dòng)裝置。處理器、存儲(chǔ)器和硬件組件之中的至少一個(gè)元件包括半導(dǎo)體基底和設(shè)置在半導(dǎo)體基底上方的多個(gè)金屬層。多個(gè)金屬層之中的第一金屬層包括：多條第一電源軌，沿第一方向延伸并提供第一電壓；多條第二電源軌，沿第一方向延伸并提供第二電壓；以及第一導(dǎo)體，結(jié)合到第一電源軌中的每條第一電源軌的一端并且沿第二方向延伸。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置包括：半導(dǎo)體基底；有源電子元件，以在均與半導(dǎo)體基底的上表面平行的第一方向和第二方向上成陣列的方式設(shè)置在半導(dǎo)體基底的上部處；多條第一電源軌，所述多條第一電源軌中的每條穿過(guò)有源電子元件的陣列而沿第一方向縱向延伸；多條第二電源軌，所述多條第二電源軌中的每條穿過(guò)有源電子元件的陣列而沿第一方向縱向延伸；導(dǎo)體，在第一電源軌的第一端處分別與第一電源軌中的每條成為一體；第三電源軌，設(shè)置在第一電源軌上方并在第二方向上穿過(guò)第一電源軌延伸；第一組通孔，將第三電源軌電連接到第一電源軌。有源電子元件在第三電源軌與導(dǎo)體之間在沿第一方向定位處均電連接到第一電源軌中的相應(yīng)的第一電源軌與第二電源軌中的相應(yīng)的第二電源軌。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體系統(tǒng)，所述半導(dǎo)體系統(tǒng)包括：半導(dǎo)體基底；有源電子元件，以在均與半導(dǎo)體基底的上表面平行的第一方向和第二方向上成陣列的方式設(shè)置在半導(dǎo)體基底的第一區(qū)的上部處；硬宏元，設(shè)置在半導(dǎo)體基底的第二區(qū)的上部；金屬層，設(shè)置在半導(dǎo)體基底上的均在邏輯柵極和硬宏元的水平面上方的多個(gè)不同水平面處；第一組通孔以及第二組通孔。金屬層中的第一金屬層包括均穿過(guò)有源電子元件的陣列沿第一方向縱向延伸的多條第一電源軌、均穿過(guò)有源電子元件的陣列沿第一方向縱向延伸的多條第二電源軌以及在第一電源軌的第一端處分別與第一電源軌中的每條第一電源軌成為一體的導(dǎo)體。金屬層中的另一層金屬層設(shè)置在第一金屬層上方并包括在第二方向上穿過(guò)第一電源軌延伸的第三電源軌以及在第二方向上穿過(guò)第二電源軌延伸的第四電源軌。第一組通孔將第三電源軌電連接到第一電源軌。第二組通孔將第四電源軌電連接到第二電源軌。有源電子元件的陣列沿第一方向定位在第三電源軌與導(dǎo)體之間，有源電子元件中的每個(gè)電連接到第一電源軌中的相應(yīng)的第一電源軌和第二電源軌中的相應(yīng)的第二電源軌。

附圖說(shuō)明

圖1是半導(dǎo)體裝置的元件的剖視圖；

圖2A是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的圖1中示出的類(lèi)型的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)示例中的第一金屬層和上金屬層的部分的平面圖；

圖2B是圖2A中示出的第一金屬層和上金屬層的部分的透視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的圖1中示出的類(lèi)型的半導(dǎo)體裝置的另一個(gè)示例中的第一金屬層和上金屬層的部分的平面圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的使用掩模形成金屬層的一個(gè)示例的步驟的概念圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的使用掩模形成金屬層的另一個(gè)示例的步驟的概念圖；

圖6是包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置的電子系統(tǒng)的示例的框圖；

圖7是包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置的電子系統(tǒng)的另一個(gè)示例的框圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，半導(dǎo)體裝置100可以包括半導(dǎo)體基底110以及一個(gè)在另一個(gè)上地設(shè)置在半導(dǎo)體基底110上的多個(gè)金屬互連。例如，半導(dǎo)體裝置100可以具有在半導(dǎo)體基底110上的一個(gè)在另一個(gè)上地設(shè)置的第一金屬互連M1至第六金屬互連M6。金屬互連M1至M6占用半導(dǎo)體裝置100中的彼此不同的水平面。此外，金屬互連M1至M6可以在豎直方向上(通過(guò)諸如層間介電層的絕緣材料)彼此均勻地分隔開(kāi)，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于這樣的特征。如稍后將詳細(xì)地描述的，金屬互連M1至M6均可以使電源電壓和地電壓電連接到半導(dǎo)體裝置100的有源電子組件。金屬互連M1至M6可以分別是金屬層120至160。

半導(dǎo)體裝置100也可以包括多組通孔。例如，第一通孔VIA1可以連接第一金屬互連M1或者第一金屬層120與第二金屬互連M2或者第二金屬層130。第二通孔VIA2可以連接第二金屬互連M2或者第二金屬層130與第三金屬互連M3或者第三金屬層140。第三通孔VIA3可以連接第三金屬互連M3或者第三金屬層140與第四金屬互連M4或者第四金屬層150。第四通孔VIA4可以連接第四金屬互連M4或者第四金屬層150與第五金屬互連M5或者第五金屬層160。第五通孔VIA5可以連接第五金屬互連M5或者第五金屬層160與第六金屬互連M6或者第六金屬層170。通孔VIA0可以連接多個(gè)雜質(zhì)區(qū)與第一金屬互連M1或者第一金屬層120和/或可以連接晶體管的柵極(柵電極)與第一金屬互連M1或第一金屬層120。

為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，將在下面詳細(xì)的描述中使用其中金屬互連M1至M6分別是金屬層120至160的示例。

盡管圖1中示出了六個(gè)金屬層120至170以及六組通孔VIA，但是半導(dǎo)體裝置100可以具有其它數(shù)目的金屬層和對(duì)應(yīng)組的通孔VIA。

半導(dǎo)體基底110在該示例中是硅基底。它可以是P型基底或N型基底。在本示例中，即，出于僅說(shuō)明和描述的目的，半導(dǎo)體基底110是如圖1中示出的P型基底。

多個(gè)有源區(qū)111和113可以形成在半導(dǎo)體基底110內(nèi)。有源區(qū)111和113中的每個(gè)可以包括至少一個(gè)p+區(qū)和/或至少一個(gè)n+雜質(zhì)區(qū)。更具體地，有源區(qū)111和113中的每個(gè)可以包括多個(gè)n+雜質(zhì)區(qū)或者多個(gè)p+雜質(zhì)區(qū)。這些雜質(zhì)區(qū)可以構(gòu)成至少一個(gè)晶體管。即，雜質(zhì)區(qū)可以均包括至少一個(gè)漏區(qū)和至少一個(gè)源區(qū)。半導(dǎo)體裝置100也可以包括晶體管的柵極、多晶硅層和金屬接觸件。因此，至少一個(gè)存儲(chǔ)單元可以設(shè)置在有源區(qū)111和113中的每個(gè)有源區(qū)處。存儲(chǔ)單元可以是易失性或非易失性存儲(chǔ)單元。

就易失性存儲(chǔ)單元來(lái)說(shuō)，易失性存儲(chǔ)單元可以是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)、靜態(tài)RAM(SRAM)、晶閘管RAM(T-RAM)、零電容器RAM(Z-RAM)或雙晶體管RAM(TTRAM)中的一種/多種，但是不限于此。就非易失性存儲(chǔ)單元來(lái)說(shuō)，非易失性存儲(chǔ)單元可以是只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、閃存(例如，NAND型閃存或NOR型閃存)、磁性RAM(MRAM)、自旋轉(zhuǎn)移矩MRAM，鐵電RAM(FeRAM)、相變RAM(PRAM)或電阻性的RAM(RRAM)中的一種/多種，但不限于此。

因此，半導(dǎo)體裝置100可以是采用智能卡的類(lèi)型的NAND型閃存、安全數(shù)字(SD)卡、微SD卡、多媒體卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、嵌入式多芯片封裝(eMCP)、完美頁(yè)面NAND(PPN)、通用閃存(UFS)、固態(tài)硬盤(pán)(SSD)或嵌入式SSD。

在圖1中示出的類(lèi)型的一些半導(dǎo)體裝置100中，有源區(qū)111和113中的每個(gè)具有形成或構(gòu)成硬宏元(hard macro)的多個(gè)雜質(zhì)區(qū)(諸如p+區(qū)和n+區(qū))。硬宏元可以由一個(gè)或更多個(gè)硬件組件組成。上面提到的易失性存儲(chǔ)器或非易失性存儲(chǔ)器可以是硬宏元的示例，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于這樣的示例。硬宏元也可以實(shí)現(xiàn)邏輯柵極，即，在執(zhí)行布爾(Boolean)函數(shù)中使用的物理元件。

硬件組件可以是知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)。這里，術(shù)語(yǔ)“硬件組件”或“IP”指可在集成電路(IC)、片上系統(tǒng)(SoC)或應(yīng)用處理器(AP)中使用的功能塊。

IP(或功能塊)可以是中央處理單元(CPU)、處理器、多核處理器的核、存儲(chǔ)器裝置、通用串行總線(xiàn)(USB)、外圍組件互連(PCI)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、有線(xiàn)接口、無(wú)線(xiàn)接口、控制器、硬件編解碼器、視頻模塊(諸如照相機(jī)接口、聯(lián)合圖像專(zhuān)家組(JPEG)處理器、視頻處理器或混頻器等)、三維(3D)圖形核、音頻系統(tǒng)、緩沖器或驅(qū)動(dòng)器。如這里使用的術(shù)語(yǔ)“功能塊”指具有獨(dú)特特征的電路或硬件模塊。

另外，硬宏元可以是模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和/或數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。硬宏元也可以是標(biāo)準(zhǔn)單元。標(biāo)準(zhǔn)單元可以是用于提供布爾邏輯函數(shù)(例如，AND、OR、NAND、XOR、XNOR或反相器)的互連結(jié)構(gòu)和晶體管結(jié)構(gòu)的組。

圖2A和圖2B示出包括例如第一金屬層120-1的第一金屬互連與上金屬層Mi的示例的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置的示例。在由圖1以及圖2A和圖2B示出的本發(fā)明構(gòu)思的示例中，圖1中示出的金屬層120至160中的一個(gè)或更多個(gè)可以具有與圖2A和圖2B中示出的第一金屬層120-1的結(jié)構(gòu)相似的結(jié)構(gòu)。

第一金屬互連(例如，第一金屬層120-1)可以包括多條第一電源軌121-1至121-n(其中，“n”是至少為4的自然數(shù))、多條第二電源軌123-1至123-3以及第一導(dǎo)體127-1。在其中第一金屬互連是金屬層(即，第一金屬層120-1)的情況下，第一電源軌121-1至121-n、第二電源軌123-1至123-3以及第一導(dǎo)體127-1彼此接觸。此外，第一金屬層120-1、第一電源軌121-1至121-n、第二電源軌123-1至123-3以及第一導(dǎo)體127-1可以位于共同的(水平)平面中。在這方面，術(shù)語(yǔ)“平面”指具有均勻厚度的層。具體地，第一電源軌121-1至121-n、第二電源軌123-1至123-3以及第一導(dǎo)體127-1在該示例中具有共面的上表面和共面的下表面。在下面，所有的金屬互連將分別被描述為金屬層。

硬宏元115以及多個(gè)邏輯柵極125-1至125-5可以設(shè)置在半導(dǎo)體基底110的上部。例如，硬宏元115的至少一部分可以設(shè)置在圖1中示出的裝置100中的第一有源區(qū)111的上部處，邏輯柵極125-1至125-5中的每個(gè)邏輯柵極的至少一部分可以設(shè)置在第二有源區(qū)113的上部處。此外，硬宏元115可以設(shè)置在第一金屬層120-1的第一導(dǎo)體127-1的一側(cè)，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。

第一電源軌121-1至121-n中的每條第一電源軌可以沿第一水平方向(附圖中的X軸方向)延伸并且可以傳輸?shù)谝浑妷篠V1。第二電源軌123-1至123-3中的每條第二電源軌可以沿第一方向(即，X軸方向)延伸并且可以傳輸?shù)诙妷篠V2。第一電源軌121-1至121-n可以在第二方向(圖中的Y軸方向)上彼此分隔開(kāi)規(guī)則的間隔，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。第二電源軌123-1至123-3也可以在第二水平方向上彼此分隔開(kāi)規(guī)則的間隔，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。

第一電壓SV1可以是電源電壓VDD和地電壓VSS中的一個(gè)，第二電壓SV2可以是操作電壓VDD和地電壓VSS中的另一個(gè)。電源電壓僅指大于地電壓的電壓。

此外，在上面的描述中，術(shù)語(yǔ)“軌”指導(dǎo)電材料中的任意一條帶，因此可以包括通常被稱(chēng)為絲(trace)、帶或線(xiàn)等的類(lèi)型的任意導(dǎo)體。導(dǎo)電材料可以是金屬，例如，Cu、Ag、Au、Al或W，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于這些示例。

第一導(dǎo)體127-1可以在第一電源軌121-1至121-n的各個(gè)端部結(jié)合(或連接)到第一電源軌121-1至121-n中的每條第一電源軌并且可以沿第二方向(Y軸方向)延伸。第一導(dǎo)體127-1可以由例如Cu、Ag、Au、Al或W的金屬形成，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于這些示例。第一方向(即，X軸方向)和第二方向(即，Y軸方向)可以彼此垂直。第一電源軌121-1至121-n以及第二電源軌123-1至123-3可以沿第二方向交替地設(shè)置。

如果如同在傳統(tǒng)的金屬層的情況下，第一金屬層120不包括第一導(dǎo)體127-1，則在第一電源軌121-1至121-n中的每條第一電源軌的一端處(即，在圖2中的左端)(即，在離上金屬層Mi(i＝2到6)的電源軌191最遠(yuǎn)的一側(cè)處)可能發(fā)生大的瞬時(shí)電壓降(IVD)。在這種情況下，邏輯柵極125-1至125-5(尤其是邏輯柵極125-1、125-3和125-5)將易于發(fā)生故障。然而，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的這個(gè)示例，第一導(dǎo)體127-1在第一電源軌121-1至121-n的各個(gè)端部處結(jié)合(或連接)到第一電源軌121-1至121-n。因此，如上面所述的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置不會(huì)遭受由于具有電源軌的傳統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置中的IVD而形成的問(wèn)題。

如標(biāo)號(hào)明確指明的，上面提到且包括電源軌193(第三電源軌)的上金屬層Mi可以是第二金屬層130至第六金屬層170中的任意一層。優(yōu)選地，上金屬層Mi是第三金屬層140或第五金屬層160。在任何情況下，上金屬層Mi可以包括用于供應(yīng)第一電壓SV1的第三電源軌191以及用于供應(yīng)第二電壓SV2的第四電源軌193。第三電源軌191和第四電源軌193中的每條電源軌可以沿第二方向(即，Y軸方向)延伸。注意的是，在圖2的示例中，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，示出了上金屬層Mi的僅第三電源軌191和第四電源軌193以及第一金屬層120的僅第一電源軌121-1至121-n與第二電源軌123-1至123-3與第一導(dǎo)體127-1。

第一電源軌121-1至121-n可以通過(guò)通孔VIAVD與第三電源軌191連接。在其中第三電源軌191構(gòu)成第三金屬層140的示例中，通孔VIAVD可以包括每組通孔包括通孔VIA2中的一個(gè)和通孔VIA1中的一個(gè)的多組豎直排列的通孔(示出的示例中的四組)。第二電源軌123-1至123-3可以通過(guò)通孔VIAVS與第四電源軌193連接。同樣的，在第四電源軌193構(gòu)成第三金屬層140的示例中，通孔VIAVS可以包括每組通孔也包括通孔VIA2中的一個(gè)和通孔VIA1中的一個(gè)的多組豎直排列的通孔(示出的示例中的三組)。

在一些示例中，多個(gè)金屬(豎直)接觸件129-1至129-10可以連接到第一金屬層120。第一邏輯柵極125-1可以通過(guò)金屬接觸件129-1和129-2與電源軌121-1和123-1連接。第二邏輯柵極125-2可以通過(guò)金屬接觸件129-3和129-4與電源軌123-1和121-2連接。第三邏輯柵極125-3可以通過(guò)金屬接觸件129-5和129-6與電源軌121-2和123-2連接。第四邏輯柵極125-4可以通過(guò)金屬接觸件129-7和129-8與電源軌123-2和121-3連接。第五邏輯柵極125-5可以通過(guò)金屬接觸件129-9和129-10與電源軌121-3和123-3連接。因此，特定的邏輯柵極將被供應(yīng)有電壓SV1和SV2，其中，電壓SV1和SV2用作邏輯柵極的連接到第一電源軌和第二電源軌中的各自的電源軌的部分處的操作電壓。

圖3是包括第一金屬層120-2的示例的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置的另一個(gè)示例的平面圖(元件的布局圖)。在由圖1和圖3示出的本發(fā)明構(gòu)思的示例中，圖1中示出的金屬層120至160中的一個(gè)或更多個(gè)可以具有與圖3中示出的第一金屬層120-2的結(jié)構(gòu)相似的結(jié)構(gòu)。

第一金屬層120-2可以包括第一電源軌121-1至121-n、第二電源軌123-1至123-3、第一導(dǎo)體127-1以及第二導(dǎo)體127-2。第一電源軌121-1至121-n、第二電源軌123-1至123-3、第一導(dǎo)體127-1以及第二導(dǎo)體127-2因此可以占據(jù)同一平面。第二導(dǎo)體127-2可以分別在第一電源軌121-1至121-n的第二端處結(jié)合到第一電源軌121-1至121-n(與第一電源軌121-1至121-n成為一體)，并且可以沿第二方向延伸。第二導(dǎo)體127-2可以由例如Cu、Ag、Au、Al或W的金屬形成，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于這些示例。注意的是，在圖3的示例中，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，示出了上金屬層Mi的僅第三電源軌191和第四電源軌193以及第一金屬層120的僅第一電源軌121-1至121-n與第二電源軌123-1至123-3以及第一導(dǎo)體127-1和第二導(dǎo)體127-2。

在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置的其它示例中，金屬互連中的一個(gè)或更多個(gè)(例如，第一金屬互連M1)可以包括如在圖2中示出的示例中的在第一電源軌121-1至121-n的第一端處電連接第一電源軌121-1至121-n的第一導(dǎo)體127-1以及在第二電源軌123-1至123-3的(如在平面圖中示出的遠(yuǎn)離電源軌191、193的)第一端處電連接第二電源軌123-1至123-3的導(dǎo)體。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置的又一示例中，金屬互連中的一個(gè)或更多個(gè)(例如，第一金屬互連M1)可以包括如在圖3中示出的示例中的分別在第一電源軌121-1至121-n的第一端和第二端處電連接第一電源軌121-1至121-n的第一導(dǎo)體127-1和第二導(dǎo)體127-2，以及在第二電源軌123-1至123-3的(如在平面圖中示出的遠(yuǎn)離電源軌191、193的)第一端處電連接第二電源軌123-1至123-3的導(dǎo)體。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的使用掩模220A形成金屬層的步驟。參照?qǐng)D1、圖2和圖4，半導(dǎo)體晶片200可以包括多個(gè)芯片210。當(dāng)在芯片210中的每個(gè)芯片中形成特定的金屬層時(shí)，第一電源軌121-1至121-n、第二電源軌123-1至123-3以及第一導(dǎo)體127-1可以使用掩模220A同時(shí)形成在作為金屬層的一部分的每個(gè)芯片中。

圖5示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的使用掩模220B形成金屬層的步驟。參照?qǐng)D1、圖3和圖5，半導(dǎo)體晶片200可以包括芯片210。當(dāng)在芯片210中的每個(gè)芯片中形成特定的金屬層時(shí)，第一電源軌121-1至121-n、第二電源軌123-1至123-3、第一導(dǎo)體127-1與第二導(dǎo)體127-2可以使用一個(gè)掩模220B同時(shí)形成在作為金屬層的一部分的每個(gè)芯片中。

圖6示出包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體系統(tǒng)300。

參照?qǐng)D1至圖6，半導(dǎo)體系統(tǒng)300可以包括總線(xiàn)301、CPU 310以及多個(gè)硬件(H/W)組件320、330和340。H/W組件320、330和340中的至少一個(gè)可以由根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置構(gòu)成，例如，參照?qǐng)D1至圖3描述的半導(dǎo)體裝置的示例中的任意一個(gè)。

例如，H/W組件320、330和340中的至少一個(gè)可以包括半導(dǎo)體基底110以及形成在半導(dǎo)體基底110上或上方的金屬層120至170。金屬層120至170中的一層可以包括沿第一方向延伸并提供第一電壓SV1的第一電源軌121-1至121-n、沿第一方向延伸并提供第二電壓SV2的第二電源軌123-1至123-3、以及結(jié)合到第一電源軌121-1至121-n中的每條的第一端(與所述第一端成為一體)并沿第二方向延伸的第一導(dǎo)體127-1。

在另一個(gè)示例中，H/W組件320、330和340中的所述至少一個(gè)也可以包括結(jié)合到第一電源軌121-1至121-n中的每條的第二端(與所述第二端成為一體)并沿第二方向延伸的第二導(dǎo)體127-2。

因此，半導(dǎo)體系統(tǒng)300可以實(shí)現(xiàn)為片上系統(tǒng)(SoC)。

圖7也示出了包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體系統(tǒng)400的示例。

半導(dǎo)體系統(tǒng)400可以包括互連件401、多個(gè)H/W組件410、415、420、425、430、440、450、460、470和480、第一存儲(chǔ)器(閃存)435、顯示器445、第二存儲(chǔ)器455和相機(jī)475。

半導(dǎo)體系統(tǒng)400可以構(gòu)成臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)或移動(dòng)裝置的操作系統(tǒng)，其中，移動(dòng)裝置是例如膝上型計(jì)算機(jī)、蜂窩電話(huà)、智能電話(huà)、平板PC、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、企業(yè)數(shù)字助理(EDA)、數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)、數(shù)字視頻照相機(jī)、便攜式多媒體播放器(PMP)、個(gè)人導(dǎo)航裝置或便攜式導(dǎo)航裝置(PND)、手持式游戲機(jī)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)裝置(MID)、可穿戴式計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)裝置、萬(wàn)聯(lián)網(wǎng)(IoE)裝置、無(wú)人駕駛飛機(jī)或者電子書(shū)。

可以通過(guò)SoC、芯片組或半導(dǎo)體封裝件來(lái)提供互連件401以及H/W組件410、415、420、425、430、440、450、460、470和480。半導(dǎo)體封裝件可以是系統(tǒng)級(jí)封裝件(SiP)或多芯片封裝件，但不限于此。

H/W組件410、415、420、425、430、440、450、460、470和480中的至少一個(gè)可以包括半導(dǎo)體基底110以及形成在半導(dǎo)體基底110上或上方的金屬層120至170。金屬層120至170中的層可以包括沿第一方向延伸并傳輸?shù)谝浑妷篠V1的第一電源軌121-1至121-n、沿第一方向延伸并傳輸?shù)诙妷篠V2的第二電源軌123-1至123-3以及結(jié)合到第一電源軌121-1至121-n中的每個(gè)的一端并沿第二方向延伸的第一導(dǎo)體127-1。

如圖3中示出的，H/W組件410、415、420、425、430、440、450、460、470和480中的所述至少一個(gè)也可以包括結(jié)合到第一電源軌121-1至121-n中的每條的另一端并沿第二方向延伸的第二導(dǎo)體127-2。

圖6中示出的第一H/W組件320可以是H/W組件410、415、420、425、430、440、450、460、470和480中的一個(gè)。第二H/W組件330可以是H/W組件410、415、420、425、430、440、450、460、470和480中的另一個(gè)。第三H/W組件340可以是H/W組件410、415、420、425、430、440、450、460、470和480中的又一個(gè)。

CPU 410可以通過(guò)互連件401控制H/W組件410、415、420、425、430、440、450、460、470和480的操作。例如，互連件401可以實(shí)現(xiàn)為總線(xiàn)。

通信模塊415可以控制在外部通信裝置與半導(dǎo)體系統(tǒng)400之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。通信模塊415可以包括用于藍(lán)牙通信的收發(fā)器415-1、用于Wi-Fi通信的收發(fā)器415-2以及接收全球定位系統(tǒng)(GPS)信號(hào)的GPS接收器415-3。通過(guò)通信模塊415處理的數(shù)據(jù)可以通過(guò)互連件401傳輸?shù)紿/W組件410、420、425、430、440、450、460、470和480中的至少一個(gè)。圖形處理單元(GPU)420可以處理圖形數(shù)據(jù)。

輸入/輸出(I/O)接口425可以將由用戶(hù)輸入的數(shù)據(jù)傳輸?shù)交ミB件401或者將數(shù)據(jù)從互連件401傳輸?shù)絀/O裝置。第一存儲(chǔ)器控制器(或稱(chēng)為存儲(chǔ)器控制器#1)430可以根據(jù)CPU 410或GPU 420的控制將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到第一存儲(chǔ)器435或從第一存儲(chǔ)器435讀取數(shù)據(jù)。第一存儲(chǔ)器435可以是非易失性存儲(chǔ)器。

顯示器控制器440可以根據(jù)CPU 410或GPU 420的控制來(lái)控制顯示器445的操作。顯示器控制器440可以將顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示器445。

第二存儲(chǔ)器控制器(或稱(chēng)為存儲(chǔ)器控制器#2)450可以根據(jù)CPU 410或GPU 420的控制將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到第二存儲(chǔ)器455或從第二存儲(chǔ)器455讀取數(shù)據(jù)。第二存儲(chǔ)器455可以是易失性存儲(chǔ)器。

USB控制器460可以與USB主機(jī)通信數(shù)據(jù)。相機(jī)控制器470可以處理從相機(jī)475輸出的數(shù)據(jù)并且將處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)交ミB件401。調(diào)試控制器480可以控制對(duì)半導(dǎo)體系統(tǒng)400進(jìn)行的調(diào)試。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置在上金屬層上不需要布線(xiàn)資源(即，電源軌)來(lái)向下金屬層供應(yīng)電力。因此，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置可有助于使包括所述半導(dǎo)體裝置的芯片的尺寸最小化。另外，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體裝置最小化瞬時(shí)電壓降(IVD)并因此改善由于IVD造成的諸如有源電子元件的故障的問(wèn)題。

盡管已經(jīng)參照本發(fā)明構(gòu)思的各種示例來(lái)具體示出并描述了本發(fā)明構(gòu)思，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的是，在不脫離如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可以做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。