Techniek waarbij de voedingsbedrading aan de achterzijde van de wafer wordt geplaatst, zodat de bedrading aan de voorzijde voor signalen beschikbaar is. Vermindert spanningsval en bedradingsdrukte. Ook backside power delivery network (BSPDN) genoemd.
Japanse benaming: 裏面電源供給
“Backside power delivery” komt voor in 2 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Interconnectprocessen.
Vakgebied: Interconnectprocessen
In een conventionele chip liggen zowel signaal- als voedingsbedrading boven de transistors in een back-end-of-line-stack (BEOL) van ongeveer 15 lagen. De voeding komt bovenin binnen via dikke draden en daalt dan door meer dan tien lagen steeds fijnere draden en via's af naar elke transistor, waarbij onderweg spanning verloren gaat (IR-drop). Voedingsrails bezetten bovendien routingtracks in elke standaardcel, wat de signaalbedrading verdringt. Backside power delivery scheidt de twee netwerken: signalen blijven aan de voorkant, terwijl de voeding vanaf de achterkant van de wafer wordt aangevoerd.
Eerst wordt de voorzijde verwerkt, met transistors en signaalbedrading. Daarna wordt de wafer met de voorzijde naar beneden op een carrierwafer gebond en wordt het oorspronkelijke silicium vanaf de achterkant gedund tot honderden nanometers of enkele micrometers. Vanaf de achterkant worden zeer kleine via's geëtst die buried power rails of direct de source- en draincontacten van de transistors bereiken, en aan de achterkant wordt dikke voedingsbedrading met lage weerstand opgebouwd. Aangekondigde implementaties zijn onder meer PowerVia van Intel en het A16-proces van TSMC.
Transistors direct van onderaf voeden verkort het voedingspad en verlaagt de IR-drop, en maakt tracks aan de voorzijde vrij voor signalen, wat routingcongestie vermindert en kleinere standaardcellen mogelijk maakt. De keerzijde is extra procescomplexiteit: waferbonding en dunnen, uitlijning van structuren aan de achterzijde op devices aan de voorzijde ondanks vervorming door het bonden, en nieuwe benaderingen voor faalanalyse. Ook de warmteafvoer verandert, omdat de actieve laag ingeklemd raakt tussen bond- en bedradingslagen, dus het thermisch ontwerp moet opnieuw worden bekeken.
Naarmate transistors kleiner worden, worden de prestaties steeds meer beperkt door parasitaire effecten in plaats van door het kanaal: source-, drain- en contactweerstand kunnen bijna de helft van de totale aan-weerstand uitmaken, en de bedradingsweerstand stijgt als pitches krimpen tot in het gebied van 20 nm. Winst komt daarom uit extrinsieke verbeteringen zoals betere contactmaterialen, low-k- of air-gap-spacers en backside power delivery. Het wordt vaak gecombineerd met gate-all-around-transistors en geldt als bijzonder belangrijk voor gestapelde CFET-devices, waarvan de onderste laag van bovenaf moeilijk bereikbaar is.
Antwoord: C. Een methode waarbij de voedingsbedrading aan de achterzijde van de wafer wordt geplaatst en de bedrading aan de voorzijde voor signalen kan worden gebruikt, zodat spanningsval en bedradingscongestie afnemen
Traditioneel werden signaal- en voedingsbedrading beide aan de bovenzijde (voorzijde) van de transistors gemaakt, en de voeding daalde via meer dan 10 bedradingslagen en vias naar beneden. Bij backside power delivery wordt de wafer tot enkele honderden nm tot enkele µm gedund en wordt aan de achterzijde dikke voedingsbedrading aangebracht, die de transistors van onderaf van voeding voorziet. De spanningsval neemt af en de bedrading aan de voorzijde kan voor signalen worden gebruikt, zodat cellen kleiner kunnen worden. Het is ingevoerd in onder meer PowerVia van Intel (18A) en A16 van TSMC.
Een bedradingsschema voor chips dat het voedingsdistributienetwerk op de achterkant van een gedunde wafer plaatst en het van onderaf met de transistors verbindt, zodat de metaallagen aan de voorkant vrij blijven voor signalen.
Een buried power rail legt de voedingslijnen van de cel onder de transistors in plaats van in de eerste metaallaag. Backside power delivery verplaatst het hele voedingsnetwerk naar de achterkant van de wafer en kan buried rails of transistorcontacten direct voeden via backside-via's.
De voeding hoeft niet meer door tien of meer dunne metaallagen en via's aan de voorkant af te dalen; ze komt binnen via korte, dikke draden aan de achterkant, zodat de weerstand tussen de voeding en elke transistor veel lager is.
Bij backside power delivery wordt de wafer tot enkele honderden nm tot enkele µm gedund en wordt aan de achterzijde dikke voedingsbedrading aangebracht, die de transistors van onderaf van voeding voorziet.
Welke omschrijving van backside power delivery, dat in geav…Met de invoering van backside power delivery verandert de laagopbouw in de toekomst verder.
Welk aantal bedradingslagen in geavanceerde logische LSI's …Via Meerlaagse bedrading Air gap Barrièremetaal (barrier metal) Contact Crosstalk Damascene-proces Dual-damascene IR-drop Low-k-materiaal