修复贯通电极的方法、修复装置和半导体装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年9月8日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请No.10-2021-0119552的优先权，该韩国专利申请的内容通过引用整体并入本文。

技术领域

示例实施例总体上涉及半导体集成电路，并且更具体地涉及修复半导体装置中包括的贯通电极的方法、被配置为执行修复贯通电极的方法的修复装置以及包括该修复装置的半导体装置。

背景技术

随着近来大容量、轻重量和高密度电子产品的趋势，电子设备的工作电压和尺寸也会减小。传统的平面二维安装方式可能经受诸如因输入/输出(I/O)焊盘数目的增加而导致的封装面积增加以及信号传输速度慢的问题，因此该安装方式可能基于电子行业中的当前趋势而失去青睐。因此，已经研究了通过垂直堆叠安装半导体装置和/或集成电路(IC)的三维封装。例如，在硅晶片中形成通孔并将其用作电路径的贯通硅通路(TSV)技术已经引起关注。

然而，TSV技术的使用可能具有其他缺点。例如，使用TSV技术时的故障可能包括但不限于在形成TSV的工艺中导电材料不完全填充贯通硅通路(TSV)内部而产生的空隙、由半导体芯片的弯曲或凸块材料的移动引起的凸块接触故障、TSV本身发生的裂纹等。如上所述，TSV用作电连接多个半导体芯片的中介体(mediator)。因此，当TSV故障时，其作为电极的功能也可能失效。在这种情况下，可以使用能够将故障的TSV替换为可操作的TSV的修复技术。

发明内容

本发明构思的至少一个示例实施例提供了当在贯通电极上发生故障或缺陷时高效地修复贯通电极(例如，TSV)的方法。

本发明构思的至少一个示例实施例提供了被配置为执行修复贯通电极的方法的修复装置以及包括该修复装置的半导体装置。

根据示例实施例，在修复贯通电极的方法中，多个贯通电极被分组成多个贯通电极组。所述多个贯通电极被配置为用于信号传输。每个贯通电极组包括两个或更多个贯通电极。多个备用贯通电极被分组成多个备用贯通电极组。所述多个备用贯通电极中的每个备用贯通电极被配置为响应于所述多个贯通电极中的相应的贯通电极有缺陷来替代所述相应的贯通电极。每个备用贯通电极组包括至少一个备用贯通电极并且对应于至少一个贯通电极组。搜索针对所述多个贯通电极的修复路径。当搜索所述修复路径时，响应于第X贯通电极组中包括的第Y贯通电极是有缺陷的贯通电极或者响应于接收到来自第(X-1)贯通电极组的第一信号，确定与所述第X贯通电极组相对应的第x备用贯通电极组中包括的第y备用贯通电极是否可用于执行向其的信号传输，其中X为大于或等于1并且小于或等于M的自然数，并且M是所述多个贯通电极组的数目，其中Y为大于或等于1并且小于或等于N的自然数，并且N是所述多个贯通电极的数目，其中x为大于或等于1并且小于或等于m的自然数，并且m是所述多个备用贯通电极组的数目，其中y为大于或等于1并且小于或等于n的自然数，并且n是所述多个备用贯通电极的数目。响应于所述第y备用贯通电极可用于执行向其的信号传输，输入到所述第Y贯通电极的第二信号被传输到所述第y备用贯通电极。响应于所述第y备用贯通电极不可用于执行向其的信号传输，输入到所述第Y贯通电极的所述第二信号被传输到第(X+1)贯通电极组。

根据示例实施例，修复装置包括路由器电路和路径搜索电路。所述路由器电路连接到多个贯通电极和多个备用贯通电极。所述多个贯通电极被配置为用于信号传输。所述多个备用贯通电极中的每个备用贯通电极被配置为响应于所述多个贯通电极中的相应的贯通电极有缺陷而替代所述相应的贯通电极。所述路径搜索电路控制所述路由器电路并且搜索针对所述多个贯通电极的修复路径。所述多个贯通电极被分组成以环形结构布置的多个贯通电极组。每个贯通电极组包括两个或更多个贯通电极。所述多个备用贯通电极被分组成多个备用贯通电极组。每个备用贯通电极组包括至少一个备用贯通电极并且对应于至少一个贯通电极组。所述路径搜索电路被配置为通过执行包括下述操作的操作来搜索所述修复路径：响应于第X贯通电极组中包括的第Y贯通电极是有缺陷的贯通电极或者响应于接收到来自第(X-1)贯通电极组的第一信号，确定与所述第X贯通电极组相对应的第x备用贯通电极组中包括的第y备用贯通电极是否可用于执行向其的信号传输，其中X为大于或等于1并且小于或等于M的自然数，并且M是所述多个贯通电极组的数目，其中Y为大于或等于1并且小于或等于N的自然数，并且N是所述多个贯通电极的数目，其中x为大于或等于1并且小于或等于m的自然数，并且m是所述多个备用贯通电极组的数目，其中y为大于或等于1并且小于或等于n的自然数，并且n是所述多个备用贯通电极的数目；响应于所述第y备用贯通电极可用于执行向其的信号传输，将输入到所述第Y贯通电极的第二信号传输到所述第y备用贯通电极；以及响应于所述第y备用贯通电极不可用于执行向其的信号传输，将输入到所述第Y贯通电极的所述第二信号传输到第(X+1)贯通电极组。

根据示例实施例，半导体装置包括第一半导体芯片、第二半导体芯片和第一修复装置。所述第一半导体芯片包括：第一半导体衬底；多个第一贯通电极，所述多个第一贯通电极穿透所述第一半导体衬底；多个第一备用贯通电极，所述多个第一备用贯通电极穿透所述第一半导体衬底；以及多个第一半导体元件。所述多个第一备用贯通电极中的每个第一备用贯通电极被配置为响应于所述多个第一贯通电极中的相应的第一贯通电极有缺陷而替代所述相应的第一贯通电极。所述第二半导体芯片包括：第二半导体衬底；多个第二贯通电极，所述多个第二贯通电极穿透所述第二半导体衬底；多个第二备用贯通电极，所述多个第二备用贯通电极穿透所述第二半导体衬底；以及多个第二半导体元件。所述多个第二备用贯通电极中的每个第二备用贯通电极被配置为响应于所述多个第二贯通电极中的相应的第二贯通电极有缺陷而替代所述相应的第二贯通电极。所述第一修复装置被配置为对所述多个第一贯通电极和所述多个第二贯通电极执行修复操作。所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片垂直堆叠并且通过所述多个第一贯通电极和所述多个第二贯通电极电连接。所述第一修复装置包括第一路由器电路和第一路径搜索电路。所述第一路由器电路连接到所述多个第一贯通电极和所述多个第二贯通电极以及所述多个第一备用贯通电极和所述多个第二备用贯通电极。所述第一路径搜索电路控制所述第一路由器电路以及搜索针对所述多个第一贯通电极和所述多个第二贯通电极的修复路径。所述多个第一贯通电极和所述多个第二贯通电极分别被分组成以环形结构布置的多个贯通电极组。每个贯通电极组包括两个或更多个贯通电极。所述多个第一备用贯通电极和所述多个第二备用贯通电极分别被分组成多个备用贯通电极组。每个备用贯通电极组包括至少一个备用贯通电极并且对应于至少一个贯通电极组。所述第一路径搜索电路通过下述操作搜索所述修复路径：响应于第X贯通电极组中包括的第Y贯通电极是有缺陷的贯通电极或者响应于接收到来自第(X-1)贯通电极组的第一信号，确定与所述第X贯通电极组相对应的第x备用贯通电极组中包括的第y备用贯通电极是否可用于执行向其的信号传输，其中X为大于或等于1并且小于或等于M的自然数，并且M是所述多个贯通电极组的数目，其中Y为大于或等于1并且小于或等于N的自然数，并且N是所述多个贯通电极的数目，其中x为大于或等于1并且小于或等于m的自然数，并且m是所述多个备用贯通电极组的数目，其中y为大于或等于1并且小于或等于n的自然数，并且n是所述多个备用贯通电极的数目；响应于所述第y备用贯通电极可用于执行向其的信号传输，将输入到所述第Y贯通电极的第二信号传输到所述第y备用贯通电极；以及响应于所述第y备用贯通电极不可用于执行向其的信号传输，将输入到所述第Y贯通电极的所述第二信号传输到第(X+1)贯通电极组。

在根据示例实施例的修复贯通电极的方法、修复装置和半导体装置中，贯通电极和备用贯通电极可以分别被分组。当特定贯通电极组中包括的贯通电极是有缺陷的贯通电极时，可以使用相应的备用贯通电极组中包括的备用贯通电极优先修复有缺陷的贯通电极。当特定贯通电极组中的有缺陷的贯通电极的数目大于相应的备用贯通电极组中包括的备用贯通电极的数目时，可以使用下一个或相邻备用贯通电极组中包括的备用贯通电极来修复有缺陷的贯通电极。因此，可以使用相对少量的备用贯通电极来保证相对高的修复率。

另外，被配置为执行上述修复路径的修复装置中包括的路由器电路和路径电路可以具有相对小的尺寸，因此可以降低电路的复杂度并且可以改善硬件开销效率。另外，可以容易地、快速地和/或高效地执行修复路径搜索。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解说明性的、非限制性的示例实施例。

图1是示出根据示例实施例的修复贯通电极的方法的流程图。

图2是示出图1中的针对多个贯通电极搜索修复路径的示例的流程图。

图3是示出根据示例实施例的修复装置的框图。

图4是作为根据示例实施例执行的修复操作的目标的贯通电极的示例的截面图。

图5和图6是示出对于根据示例实施例执行的修复操作对贯通电极和备用贯通电极进行分组的示例的图。

图7是示出根据示例实施例的修复装置中包括的路由器电路的示例的框图。

图8是示出执行根据示例实施例的修复贯通电极的方法的结果的示例的图。

图9是示出对于根据示例实施例执行的修复操作对贯通电极和备用贯通电极进行分组的示例的图。

图10是示出执行根据示例实施例的修复贯通电极的方法的结果的示例的图。

图11是示出根据示例实施例的修复装置的框图。

图12和图13是根据示例实施例的包括修复装置的半导体装置的截面图。

具体实施方式

将参照示出了实施例的附图更全面地描述各种示例实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于在本文中阐述的实施例。在整个本申请中，相同的附图标记指代相同的元件。将理解的是，尽管在本文中可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此，例如，在不脱离本发明构思的教导的情况下，下面讨论的第一元件、第一组件或第一部分可以被称为第二元件、第二组件或第二部分。如在本文中使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项目的任何和所有组合。注意，关于一个实施例描述的方面可以在不同的实施例中合并，尽管未关于其进行具体描述。即，所有实施例和/或任何实施例的特征能够以任何方式和/或组合进行组合。

图1是示出根据示例实施例的修复贯通电极的方法的流程图。

参照图1，根据示例实施例的修复贯通电极的方法由包括路由器电路和路径搜索电路的修复装置执行。将要被修复的或者作为修复操作的目标的贯通电极被包括在堆叠有多个半导体芯片的半导体装置中。将参照图3描述修复装置的配置。将参照图4和图12描述贯通电极和半导体装置的配置。

在根据示例实施例的修复贯通电极的方法中，将多个贯通电极分组成多个贯通电极组(框S100)。多个贯通电极用于半导体装置中包括的半导体芯片之间的信号传输。多个贯通电极可以被称为信号贯通电极或主贯通电极。多个贯通电极组以环形(circular)结构(或环(ring)结构或闭环结构)布置。多个贯通电极组中的每个贯通电极组包括两个或更多个贯通电极。

在一些示例实施例中，多个贯通电极的数目可以为N，其中N为大于或等于2的自然数，并且多个贯通电极组的数目可以为M，其中M为大于或等于2的自然数。例如，当多个贯通电极组中的所有贯通电极组中包括相同数目的贯通电极时，并且当一个贯通电极组中包括的贯通电极的数目为K时，M＝N/K，其中K为大于或等于2的自然数。

将多个备用(redundant)贯通电极分组成多个备用贯通电极组(框S200)。多个备用贯通电极用于在多个贯通电极有缺陷或有故障时替代多个贯通电极。多个备用贯通电极可以被称为修复贯通电极、空余贯通电极或辅助贯通电极。多个备用贯通电极组中的每个备用贯通电极组包括至少一个备用贯通电极并且对应于至少一个贯通电极组。

在一些示例实施例中，多个备用贯通电极的数目可以为n，其中n为大于或等于2的自然数，并且多个备用贯通电极组的数目可以为m，其中m为大于或等于2的自然数。例如，当多个备用贯通电极组中的所有备用贯通电极组包括相同数目的备用贯通电极时，并且当一个备用贯通电极组中包括的备用贯通电极的数目为k时，m＝n/k，其中k为大于或等于1的自然数。

在一些示例实施例中，多个贯通电极组的数目和多个备用贯通电极组的数目可以彼此相等(例如，M＝m)。在其他示例实施例中，多个贯通电极组的数目和多个备用贯通电极组的数目可以彼此不同。例如，多个备用贯通电极组的数目可以少于多个贯通电极组的数目(例如，M>m)。

将参照图5至图10描述多个贯通电极组的配置和多个备用贯通电极组的配置。

搜索针对多个贯通电极的修复路径(框S300)。例如，当多个贯通电极的数目为N时，可以从第一贯通电极到作为最后一个贯通电极的第N贯通电极依次搜索修复路径。当执行框S300的操作时，可以用备用贯通电极来替代或修复多个贯通电极当中的有缺陷的贯通电极或故障的贯通电极。

图2是示出图1中的搜索针对多个贯通电极的修复路径的示例的流程图。

参照图1和图2，当搜索针对多个贯通电极的修复路径时(框S300)，示出了搜索针对第Y贯通电极的修复路径的操作，其中Y为大于或等于1并且小于或等于N的自然数。第Y贯通电极可以是当前(或目前)修复路径搜索的目标，并且可以被定义为当前贯通电极。另外，第Y贯通电极可以被包括在第X贯通电极组中，其中X为大于或等于1并且小于或等于M的自然数。第X贯通电极组可以被定义为包括作为当前修复路径搜索的目标的第Y贯通电极的当前贯通电极组。

可以确定第X贯通电极组中包括的第Y贯通电极是否是有缺陷的贯通电极，或者可以确定第Y贯通电极是否接收到来自前一贯通电极组的信号(框S310)。前一贯通电极组可以为以环形结构形成的多个贯通电极组当中的布置在作为当前贯通电极组的第X贯通电极组的前端的第(X-1)贯通电极组。当X＝1时，第N贯通电极组可以为前一贯通电极组。例如，可以确定第Y贯通电极是否接收到来自第(X-1)贯通电极组中包括的一个贯通电极的信号。

当第Y贯通电极是有缺陷的贯通电极时或者当第Y贯通电极接收到来自前一贯通电极组的信号时(框S310：是)，可以确定与当前贯通电极组相对应的当前备用贯通组中包括的备用贯通电极是否可用于执行向其的信号传输(框S320)。当前备用贯通电极组可以是与作为当前贯通电极组的第X贯通电极组相对应的第x备用贯通电极组，其中x为大于或等于1并且小于或等于m的自然数。当前备用贯通电极组中包括的备用贯通电极可以是第x备用贯通电极组中包括的第y备用贯通电极，其中y为大于或等于1并且小于或等于n的自然数。例如，可以确定是否可以将输入到第Y贯通电极的信号(例如，第Y输入信号)传输到第y备用贯通电极。

当与当前贯通电极组相对应的当前备用贯通电极组中包括的备用贯通电极(例如，第y备用贯通电极)可用于执行向其的信号传输时(框S320：是)，输入到第Y贯通电极的信号(例如，第Y输入信号)可以被传输到第y备用贯通电极(框S330)。换句话说，可以立即用当前备用贯通电极组中包括的第y备用贯通电极修复第Y贯通电极。

当与当前贯通电极组相对应的当前备用贯通电极组中包括的备用贯通电极(例如，第y备用贯通电极)不可用于执行向其的信号传输时(框S320：否)，可以确定下一个贯通电极组是否可用于执行向其的信号传输(框S340)。下一个贯通电极组可以是以环形结构形成的多个贯通电极组当中的布置在作为当前贯通电极组的第X贯通电极组的后端的第(X+1)贯通电极组。当X＝N时，第一贯通电极组可以是下一个贯通电极组。例如，可以确定是否可以将输入到第Y贯通电极的信号(例如，第Y输入信号)传输到第(X+1)贯通电极组中包括的一个贯通电极。

当第y备用贯通电极不可用于执行向其的信号传输时(框S320：否)，并且当下一个贯通电极组(例如，第(X+1)贯通电极组)可用于执行向其的信号传输时(框S340：是)，输入到第Y贯通电极的信号(例如，第Y输入信号)可以传输到第(X+1)贯通电极组(框S350)。换句话说，尽管没有用当前备用贯通电极组中包括的第y备用贯通电极来修复第Y贯通电极，但是可以执行适当的动作，使得用下一个备用贯通电极组中包括的备用贯通电极来修复第Y贯通电极。

在一些示例实施例中，当第y备用贯通电极不可用于执行向其的信号传输时(框S320：否)，并且当第(X+1)贯通电极组可用于向其的信号传输时(框S340：是)，输入到第Y贯通电极的信号(例如，第Y输入信号)可以传输到第(X+1)贯通电极组中包括的第Z贯通电极，其中Z为大于Y并且小于或等于N的自然数。另外，输入到第Z贯通电极的信号(例如，第Z输入信号)可以传输到与第(X+1)贯通电极组相对应的第(x+1)备用贯通电极组中包括的第z备用贯通电极，或者可以传输到第(X+2)贯通电极组，其中z为大于y并且小于或等于n的自然数。

当第Y贯通电极是正常的(或无缺陷的)贯通电极时，并且当第Y贯通电极没有接收来自前一贯通电极组的信号时(框S310：否)，因为修复第Y贯通电极的操作是不必要的，所以可以终止或完成搜索针对第Y贯通电极的修复路径(或针对第Y贯通电极的修复路径搜索)的操作。

此外，当第y备用贯通电极可用于执行向其的信号传输时(框S320：是)，并且当输入到第Y贯通电极的信号(例如，第Y输入信号)传输到第y备用贯通电极时(框S330)，因为第Y贯通电极被立即修复，所以可以终止搜索针对第Y贯通电极的修复路径的操作。

另外，当第(X+1)贯通电极组可用于执行向其的信号传输时(框S340：是)，并且当输入到第Y贯通电极的信号(例如，第Y输入信号)传输到第(X+1)贯通电极组时(框S350)，因为确定了可以稍后修复第Y贯通电极，所以可以终止搜索针对第Y贯通电极的修复路径的操作。

当搜索针对第Y贯通电极的修复路径的操作终止时，可以检查搜索针对多个贯通电极中的所有贯通电极的修复路径(或针对多个贯通电极中的所有贯通电极的修复路径搜索)的操作是否完成(框S360)。

当搜索针对多个贯通电极中的所有贯通电极的修复路径的操作尚未完成时(框S360：否)，例如，当需要搜索修复路径的贯通电极仍然存在或仍然剩余时，修复路径搜索的目标可以改变为作为下一个贯通电极的第(Y+1)贯通电极(框S370)，并且可以执行搜索针对第(Y+1)贯通电极的修复路径的操作。例如，可以将Y增加1(例如，Y＝Y+1)，并且可以对第(Y+1)贯通电极执行框S310、S320、S330、S340和S350的操作。

当完成了搜索针对多个贯通电极中的所有贯通电极的修复路径的操作时(框S360：是)，可以确定修复了所有的有缺陷的贯通电极。因此，可以宣布修复过程完成(框S380)，并且可以终止修复过程。

当第Y贯通电极是有缺陷的贯通电极时或者当第Y贯通电极接收到来自前一贯通电极组的信号时(框S310：是)，并且当第y备用贯通电极不可用于向其的信号传输时(框S320：否)，并且当第(X+1)贯通电极组不可用于执行向其的信号传输时(框S340：否)，因为所有备用贯通电极都已经被用于修复，所以可以确定可能无法修复有缺陷的贯通电极。因此，可以宣布修复失败(框S390)，并且可以终止修复过程。

可以从第一贯通电极组中包括的第一贯通电极到第M贯通电极组中包括的第N贯通电极依次执行上述操作。例如，可以通过在初始操作时刻时设置Y＝1来执行图2中的操作，并且可以在Y增加1时重复执行图2中的操作。

总之，如果当前贯通电极没有发生故障(或没有故障或缺陷)并且如果不存在从前一贯通电极组发送的信号，则可以对下一个贯通电极执行路径搜索，而不改变当前贯通电极的信号路径。如果当前贯通电极发生故障(或有故障或缺陷)或者如果存在来自前一贯通电极组的信号，则可以首先检查是否可以将打算发送到当前贯通电极的信号发送到当前备用贯通电极。如果可以将信号传输到当前备用贯通电极，则可以控制路由器电路，使得信号被发送到当前备用贯通电极。如果当前备用贯通电极不存在、已经在使用或者也发生故障，则可以改变或修改当前贯通电极的信号路径，从而将信号发送到作为正常的且未被使用的贯通电极并且被包括在下一个贯通电极组中的贯通电极。如果存在多个满足这样的条件的贯通电极，则可以指定(或分配)首先执行路径搜索的贯通电极。如果修复了所有的有缺陷的贯通电极或者不再存在发送信号的路径，则可以终止修复过程。如果从有缺陷的贯通电极开始针对所有的贯通电极搜索了修复路径，则可以搜索任何备用贯通电极的路径。

图3是示出根据示例实施例的修复装置的框图。

参照图3，修复装置100包括路由器电路200a和200b以及路径搜索电路300。

路由器电路200a和200b连接到多个贯通电极400和多个备用贯通电极500。多个贯通电极400用于信号传输，并且多个备用贯通电极500用于在多个贯通电极400有缺陷时替代多个贯通电极400。

路由器电路200a和200b可以包括输入路由器电路200a和输出路由器电路200b。

输入路由器电路200a可以被配置为接收多个输入信号IS，并且可以将多个输入信号IS传输到多个贯通电极400和多个备用贯通电极500。输出路由器电路200b可以被配置为将从多个贯通电极400和多个备用贯通电极500传输的信号提供为多个输出信号OS。

尽管在图3中未示出，但可以经由多个输入焊盘(或引脚)接收多个输入信号IS，并且可以经由多个输出焊盘(或引脚)提供多个输出信号OS。经由一个输入焊盘接收的一个输入信号可以经由一个贯通电极传输，并且可以经由一个输出焊盘被提供为一个输出信号。当特定的贯通电极发生故障或缺陷时，要传输到有缺陷的贯通电极的信号可以通过路由器电路200a和200b(例如，通过输入路由器电路200a)传输到备用贯通电极或另一个贯通电极。例如，焊盘可以是接触焊盘或接触引脚，然而示例实施例不限于此。

在一些示例实施例中，如将参照图7描述的，路由器电路200a和200b可以包括连接到多个贯通电极400的多个多路复用器以及连接到多个备用贯通电极500的多个备用多路复用器。例如，一个多路复用器可以连接到一个贯通电极，并且一个备用多路复用器可以连接到一个备用贯通电极。即，多路复用器和贯通电极可以分别彼此对应，并且备用多路复用器和备用贯通电极可以分别彼此对应。

如参照图1描述的，可以将多个贯通电极400分组成多个贯通电极组STE_G1、…、STE_GM，并且可以将多个备用贯通电极500分组成多个备用贯通电极组RTE_G1、…、RTE_Gm。多个贯通电极组STE_G1至STE_GM可以以环形结构形成，并且多个贯通电极组STE_G1至STE_GM中的每一者可以包括两个或更多个贯通电极。多个备用贯通电极组RTE_G1至RTE_Gm中的每一者可以包括至少一个备用贯通电极并且可以对应于至少一个贯通电极组。多个多路复用器和多个备用多路复用器可以对应于上述分组进行实现和连接。

路径搜索电路300可以被配置为控制路由器电路200a和200b，并且可以被配置为搜索针对多个贯通电极400的修复路径。路径搜索电路300可以被配置为产生用于控制路由器电路200a和200b的控制信号CON。例如，控制信号CON可以提供到多个多路复用器和多个备用多路复用器，并且可以用于信号选择。

路径搜索电路300可以被配置为执行根据参照图1和图2描述的示例实施例的修复贯通电极的方法。路径搜索电路300可以被配置为执行图1中的框S300的操作和图2的框的操作。例如，路径搜索电路300可以被配置为：当第X贯通电极组中包括的第Y贯通电极是有缺陷的贯通电极时或者当从第(X-1)贯通电极组接收到信号时，通过确定与第X贯通电极组相对应的第x备用贯通电极组中包括的第y备用贯通电极是否可用于执行向其的信号传输，当第y备用贯通电极组可用于执行向其的信号传输时，通过将输入到第Y贯通电极的信号传输到第y备用贯通电极，以及当第y备用贯通电极不可用于执行向其的信号传输时，通过将输入到第Y贯通电极的信号传输到第(X+1)贯通电极组，来搜索修复路径。例如，路径搜索电路300可以被配置为：通过在初始操作时刻时设置Y＝1来执行图2的框的操作，并且可以在Y增加1时重复执行图2的操作。

在一些示例实施例中，路径搜索电路300可以被配置为基于定期切换的时钟信号来操作。例如，可以在时钟信号的每一个时钟周期执行针对一个贯通电极的修复路径搜索。换句话说，可以在一个时钟周期内完成对第Y贯通电极执行的图2的操作。如果从有缺陷的贯通电极开始针对所有贯通电极搜索修复路径，则到任何备用贯通电极的路径可以被搜索。即使在最坏的情况下，对于同一贯通电极，修复路径搜索不会执行3次以上。因此，当多个贯通电极400的数目为N时，整个修复过程可以在2N个时钟周期内完成。

在一些示例实施例中，路径搜索电路300的至少一部分可以被实现为硬件。例如，路径搜索电路300的至少一部分可以被包括在基于计算机的电子系统中。在其他示例实施例中，路径搜索电路300的至少一部分可以被实现为计算机可读程序代码(例如，软件程序)。例如，指令代码或程序例程可以由基于计算机的电子系统执行，并且计算机可读程序代码可以被存储在位于基于计算机的电子系统内部或外部的任何存储设备中。

尽管在图3中未示出，但修复装置100还可以包括诸如队列和/或环形缓冲器的结构。在这个示例中，修复装置100可以被配置为使用队列和/或环形缓冲器仅针对有缺陷的贯通电极和可以从前一贯通电极组接收信号的贯通电极执行修复路径搜索，而不是针对所有贯通电极执行修复路径搜索。

图4是作为根据示例实施例执行的修复操作的目标的贯通电极的示例的截面图。

参照图4，可以提供沿垂直方向堆叠的第一半导体衬底10和第二半导体衬底20。例如，第二半导体衬底20可以设置在第一半导体衬底10上。例如，可以提供第一半导体衬底10和第二半导体衬底20中的每一者以形成一个半导体芯片。

可以形成穿透第一半导体衬底10的第一贯通电极12。第一焊盘14可以形成在第一贯通电极12上。例如，第一焊盘14可以形成在第一半导体衬底10的与第二半导体衬底20相邻的一个表面上。

可以形成穿透第二半导体衬底20的第二贯通电极22。第二焊盘24可以形成在第二贯通电极22上。例如，第二焊盘24可以形成在第二半导体衬底20的与第一半导体衬底10相邻的一个表面上。

电连接结构30可以形成在第一焊盘14与第二焊盘24之间。第一半导体衬底10和第二半导体衬底20可以通过第一贯通电极12和第二贯通电极22、第一焊盘14和第二焊盘24以及电连接结构30电连接。例如，电连接结构30可以由诸如焊料的导电材料形成，或者可以包括盘(land)、球、引脚等。

在包括图4所示的半导体衬底10和20的半导体装置的制造工艺、生产或使用期间，第一贯通电极12和第二贯通电极22可能出现缺陷或故障。因此，除了第一贯通电极12和第二贯通电极22之外，可以提供额外的贯通电极(例如，备用贯通电极)，并且可以用备用贯通电极来替代有缺陷的第一贯通电极12和第二贯通电极22。

在一些示例实施例中，半导体衬底10和20可以是硅衬底，并且贯通电极12和22可以是穿透硅衬底的贯通硅通路(TSV)。在这个示例中，图3中的多个贯通电极400可以被称为信号TSV(STSV)，图3中的多个备用贯通电极500可以被称为备用TSV(RTSV)，并且有缺陷的贯通电极可以被称为故障TSV(FTSV)。

图5和图6是示出对于根据示例实施例执行的修复操作对贯通电极和备用贯通电极进行分组的示例的图。

参照图5，在俯视图中示出了对贯通电极和备用贯通电极进行分组的示例。在图5的示例中，贯通电极STE的数目可以为64，备用贯通电极RTE的数目可以为16，贯通电极组的数目和备用贯通电极组的数目可以彼此相等并且可以为16，四个贯通电极可以被包括在一个贯通电极组中，并且一个备用贯通电极可以被包括在一个备用贯通电极组中(例如，N＝64，M＝16，K＝4，n＝16，m＝16，k＝1)。

第一贯通电极组SG1可以包括第一贯通电极S1、第二贯通电极S2、第三贯通电极S3和第四贯通电极S4。第二贯通电极组SG2可以包括第五贯通电极S5、第六贯通电极S6、第七贯通电极S7和第八贯通电极S8。第三贯通电极组SG3可以包括第九贯通电极S9、第十贯通电极S10、第十一贯通电极S11和第十二贯通电极S12。第四贯通电极组SG4可以包括第十三贯通电极S13、第十四贯通电极S14、第十五贯通电极S15和第十六贯通电极S16。第五贯通电极组SG5可以包括第十七贯通电极S17、第十八贯通电极S18、第十九贯通电极S19和第二十贯通电极S20。第六贯通电极组SG6可以包括第二十一贯通电极S21、第二十二贯通电极S22、第二十三贯通电极S23和第二十四贯通电极S24。第七贯通电极组SG7可以包括第二十五贯通电极S25、第二十六贯通电极S26、第二十七贯通电极S27和第二十八贯通电极S28。第八贯通电极组SG8可以包括第二十九贯通电极S29、第三十贯通电极S30、第三十一贯通电极S31和第三十二贯通电极S32。第九贯通电极组SG9可以包括第三十三贯通电极S33、第三十四贯通电极S34、第三十五贯通电极S35和第三十六贯通电极S36。第十贯通电极组SG10可以包括第三十七贯通电极S37、第三十八贯通电极S38、第三十九贯通电极S39和第四十贯通电极S40。第十一贯通电极组SG11可以包括第四十一贯通电极S41、第四十二贯通电极S42、第四十三贯通电极S43和第四十四贯通电极S44。第十二贯通电极组SG12可以包括第四十五贯通电极S45、第四十六贯通电极S46、第四十七贯通电极S47和第四十八贯通电极S48。第十三贯通电极组SG13可以包括第四十九贯通电极S49、第五十贯通电极S50、第五十一贯通电极S51和第五十二贯通电极S52。第十四贯通电极组SG14可以包括第五十三贯通电极S53、第五十四贯通电极S54、第五十五贯通电极S55和第五十六贯通电极S56。第十五贯通电极组SG15可以包括第五十七贯通电极S57、第五十八贯通电极S58、第五十九贯通电极S59和第六十贯通电极S60。第十六贯通电极组SG16可以包括第六十一贯通电极S61、第六十二贯通电极S62、第六十三贯通电极S63和第六十四贯通电极S64。

第一贯通电极组SG1至第十六贯通电极组SG16可以以环形结构形成和/或实现。例如，第一贯通电极组SG1可以被配置为将信号传输到第二贯通电极组SG2。第二贯通电极组SG2可以被配置为将信号传输到第三贯通电极组SG3。第三贯通电极组SG3可以被配置为将信号传输到第四贯通电极组SG4。第四贯通电极组SG4可以被配置为将信号传输到第五贯通电极组SG5。第五贯通电极组SG5可以被配置为将信号传输到第六贯通电极组SG6。第六贯通电极组SG6可以被配置为将信号传输到第七贯通电极组SG7。第七贯通电极组SG7可以被配置为将信号传输到第八贯通电极组SG8。第八贯通电极组SG8可以被配置为将信号传输到第九贯通电极组SG9。第九贯通电极组SG9可以被配置为将信号传输到第十贯通电极组SG10。第十贯通电极组SG10可以被配置为将信号传输到第十一贯通电极组SG11。第十一贯通电极组SG11可以被配置为将信号传输到第十二贯通电极组SG12。第十二贯通电极组SG12可以被配置为将信号传输到第十三贯通电极组SG13。第十三贯通电极组SG13可以被配置为将信号传输到第十四贯通电极组SG14。第十四贯通电极组SG14可以被配置为将信号传输到第十五贯通电极组SG15。第十五贯通电极组SG15可以被配置为将信号传输到第十六贯通电极组SG16。第十六贯通电极组SG16可以被配置为将信号传输到第一贯通电极组SG1。基于环形结构的贯通电极组SG1至SG16的信号传输方向由实线箭头示出。

第一备用贯通电极组RG1可以对应于第一贯通电极组SG1，并且可以包括第一备用贯通电极R1。第二备用贯通电极组RG2可以对应于第二贯通电极组SG2，并且可以包括第二备用贯通电极R2。第三备用贯通电极组RG3可以对应于第三贯通电极组SG3，并且可以包括第三备用贯通电极R3。第四备用贯通电极组RG4可以对应于第四贯通电极组SG4，并且可以包括第四备用贯通电极R4。第五备用贯通电极组RG5可以对应于第五贯通电极组SG5，并且可以包括第五备用贯通电极R5。第六备用贯通电极组RG6可以对应于第六贯通电极组SG6，并且可以包括第六备用贯通电极R6。第七备用贯通电极组RG7可以对应于第七贯通电极组SG7，并且可以包括第七备用贯通电极R7。第八备用贯通电极组RG8可以对应于第八贯通电极组SG8，并且可以包括第八备用贯通电极组R8。第九备用贯通电极组RG9可以对应于第九贯通电极组SG9，并且可以包括第九备用贯通电极R9。第十备用贯通电极组RG10可以对应于第十贯通电极组SG10，并且可以包括第十备用贯通电极R10。第十一备用贯通电极组RG11可以对应于第十一贯通电极组SG11，并且可以包括第十一备用贯通电极R11。第十二备用贯通电极组RG12可以对应于第十二贯通电极组SG12，并且可以包括第十二备用贯通电极R12。第十三备用贯通电极组RG13可以对应于第十三贯通电极组SG13，并且可以包括第十三备用贯通电极R13。第十四备用贯通电极组RG14可以对应于第十四贯通电极组SG14，并且可以包括第十四备用贯通电极R14。第十五备用贯通电极组RG15可以对应于第十五贯通电极组SG15，并且可以包括第十五备用贯通电极R15。第十六备用贯通电极组RG16可以对应于第十六贯通电极组SG16，并且可以包括第十六备用贯通电极R16。贯通电极组SG1至SG16与备用贯通电极组RG1至RG16之间的对应关系用实线示出。

参照图6，除了贯通电极组SG1至SG16和备用贯通电极组RG1至RG16以环状形状布置(例如，沿着假想圆布置)之外，图6的示例可以与图5的示例基本上相同。

图7是示出根据示例实施例的修复装置中包括的路由器电路的示例的框图。

参照图7，路由器电路可以包括多个多路复用器MUX5、MUX6、MUX7、MUX8、MUX9、MUX10、MUX11和MUX12以及多个备用多路复用器RMUX1和RMUX2。为了便于说明，仅示出了连接到图5和图6中的一些贯通电极S5至S12的多路复用器MUX5至MUX12，并且仅示出了连接到一些备用贯通电极R1和R2的备用多路复用器RMUX1和RMUX2。

在一些示例实施例中，因为在图5和图6的示例中的一个贯通电极组中包括四个贯通电极，所以多路复用器MUX5至MUX12以及备用多路复用器RMUX1和RMUX2中的每一者可以是4∶1多路复用器。然而，示例实施例不限于此。

在一些示例实施例中，多路复用器MUX5至MUX12以及备用多路复用器RMUX1和RMUX2可以被包括在输入路由器电路200a中。

第五多路复用器MUX5可以连接到第二贯通电极组SG2中包括的第五贯通电极S5。第五多路复用器MUX5可以被配置为：基于第五控制信号CON5，选择从作为前一贯通电极组的第一贯通电极组SG1接收到的信号和输入到第五贯通电极S5的第五输入信号IS5中的一者，并且将所选择的信号提供到第五贯通电极S5。尽管未详细示出，但是第一输入信号IS1、第二输入信号IS2、第三输入信号IS3和第四输入信号IS4可以分别输入到第一贯通电极组SG1中包括的第一贯通电极S1、第二贯通电极S2、第三贯通电极S3和第四贯通电极S4，并且第五多路复用器MUX5可以被配置为从第一贯通电极组SG1接收第一输入信号IS1、第二输入信号IS2和第三输入信号IS3中的一者。

第六多路复用器MUX6可以连接到第二贯通电极组SG2中包括的第六贯通电极S6。第六多路复用器MUX6可以被配置为：基于第六控制信号CON6，选择从第一贯通电极组SG1接收到的信号和输入到第六贯通电极S6的第六输入信号IS6中的一者，并且将所选择的信号提供到第六贯通电极S6。第六多路复用器MUX6可以被配置为从第一贯通电极组SG1接收第一输入信号IS1、第二输入信号IS2和第四输入信号IS4中的一者。

第七多路复用器MUX7可以连接到第二贯通电极组SG2中包括的第七贯通电极S7。第七多路复用器MUX7可以被配置为：基于第七控制信号CON7，选择从第一贯通电极组SG1接收到的信号和输入到第七贯通电极S7的第七输入信号IS7中的一者，并且将所选择的信号提供到第七贯通电极S7。第七多路复用器MUX7可以被配置为从第一贯通电极组SG1接收第一输入信号IS1、第三输入信号IS3和第四输入信号IS4中的一者。

第八多路复用器MUX8可以连接到第二贯通电极组SG2中包括的第八贯通电极S8。第八多路复用器MUX8可以被配置为：基于第八控制信号CON8，选择从第一贯通电极组SG1接收到的信号和输入到第八贯通电极S8的第八输入信号IS8中的一者，并且将所选择的信号提供到第八贯通电极S8。第八多路复用器MUX8可以被配置为从第一贯通电极组SG1接收第二输入信号IS2、第三输入信号IS3和第四输入信号IS4中的一者。

多路复用器MUX9至MUX12的配置可以类似于多路复用器MUX5至MUX8的配置。

第九多路复用器MUX9可以连接到第三贯通电极组SG3中包括的第九贯通电极S9。第九多路复用器MUX9可以被配置为：基于第九控制信号CON9，选择从第二贯通电极组SG2接收到的信号(例如，第五输入信号IS5、第六输入信号IS6或第七输入信号IS7)和输入到第九贯通电极S9的第九输入信号IS9中的一者，并且将所选择的信号提供到第九贯通电极S9。

第十多路复用器MUX10可以连接到第三贯通电极组SG3中包括的第十贯通电极S10。第十多路复用器MUX10可以被配置为：基于第十控制信号CON10，选择从第二贯通电极组SG2接收到的信号(例如，第五输入信号IS5、第六输入信号IS6或第八输入信号IS8)和输入到第十贯通电极S10的第十输入信号IS10中的一者，并且将所选择的信号提供到第十贯通电极S10。

第十一多路复用器MUX11可以连接到第三贯通电极组SG3中包括的第十一贯通电极S11。第十一多路复用器MUX11可以被配置为：基于第十一控制信号CON11，选择从第二贯通电极组SG2接收到的信号(例如，第五输入信号IS5、第七输入信号IS7或第八输入信号IS8)和输入到第十一贯通电极S11的第十一输入信号IS11中的一者，并且将所选择的信号提供到第十一贯通电极S11。

第十二多路复用器MUX12可以连接到第三贯通电极组SG3中包括的第十二贯通电极S12。第十二多路复用器MUX12可以被配置为：基于第十二控制信号CON12，选择从第二贯通电极组SG2接收到的信号(例如，第六输入信号IS6、第七输入信号IS7或第八输入信号IS8)和输入到第十二贯通电极S12的第十二输入信号IS12中的一者，并且将所选择的信号提供到第十二贯通电极S12。

在一些示例实施例中，当第五多路复用器MUX5选择从第一贯通电极组SG1接收到的信号(例如，第一输入信号IS1、第二输入信号IS2或第三输入信号IS3)并且将接收到的信号提供到第五贯通电极S5时，输入到第五贯通电极S5的第五输入信号IS5可以传输到作为下一个贯通电极组的第三贯通电极组SG3。例如，第五输入信号IS5可以传输到分别与第三贯通电极组SG3中包括的贯通电极S9、S10和S11连接的多路复用器MUX9、MUX10和MUX11之一。例如，在多路复用器MUX9、MUX10和MUX11当中，第五输入信号IS5可以传输到与首先执行路径搜索的贯通电极连接的多路复用器。

类似地，当第六多路复用器MUX6选择从第一贯通电极组SG1接收到的信号(例如，第一输入信号IS1、第二输入信号IS2或第四输入信号IS4)并且将接收到的信号提供到第六贯通电极S6时，输入到第六贯通电极S6的第六输入信号IS6可以传输到第三贯通电极组SG3(例如，传输到分别与贯通电极S9、S10和S12连接的多路复用器MUX9、MUX10和MUX12之一)。当第七多路复用器MUX7选择从第一贯通电极组SG1接收到的信号(例如，第一输入信号IS1、第三输入信号IS3或第四输入信号IS4)并且将接收到的信号提供到第七贯通电极S7时，输入到第七贯通电极S7的第七输入信号IS7可以传输到第三贯通电极组SG3(例如，传输到分别与贯通电极S9、S11和S12连接的多路复用器MUX9、MUX11和MUX12之一)。当第八多路复用器MUX8选择从第一贯通电极组SG1接收到的信号(例如，第二输入信号IS2、第三输入信号IS3或第四输入信号IS4)并且将接收到的信号提供到第八贯通电极S8时，输入到第八贯通电极S8的第八输入信号IS8可以传输到第三贯通电极组SG3(例如，传输到分别与贯通电极S10、S11和S12连接的多路复用器MUX10、MUX11和MUX12之一)。

第一备用多路复用器RMUX1可以连接到第一备用贯通电极组RG1中包括的第一备用贯通电极R1。第一备用多路复用器RMUX1可以被配置为：基于第一备用控制信号RCON1，选择输入到第一贯通电极组SG1中包括的贯通电极S1至S4的信号IS1至IS4之一，并且将所选择的信号提供到第一备用贯通电极R1。第二备用多路复用器RMUX2可以连接到第二备用贯通电极组RG2中包括的第二备用贯通电极R2。第二备用多路复用器RMUX2可以被配置为：基于第二备用控制信号RCON2，选择输入到第二贯通电极组SG2中包括的贯通电极S5至S8的信号IS5至IS8之一，并且将所选择的信号提供到第二备用贯通电极R2。

总之，每个贯通电极可以连接到路由器电路中包括的多路复用器。每个多路复用器可以连接到从前一贯通电极组接收到的信号和原本打算发送到当前贯通电极的信号。如果不需要修复操作，则可以将原本打算发送到当前贯通电极的信号原样提供到当前贯通电极。如果需要修复操作，则多路复用器可以由路径搜索电路300控制，因此另一个信号(例如，从前一贯通电极组接收到的信号)而不是原本打算发送到当前贯通电极的信号可以提供到当前贯通电极，并且从前一贯通电极组接收到的信号可以流过当前贯通电极。另外，每个备用贯通电极可以连接到路由器电路中包括的备用多路复用器。每个备用多路复用器可以连接到来自当前贯通电极组的信号。如果将要输入到有缺陷的贯通电极的信号被直接发送到备用贯通电极，则可以完成修复路径搜索。如果将要输入到有缺陷的贯通电极的信号被发送到另一贯通电极而不是备用贯通电极，则可以修改或调整原本打算发送到当前贯通电极的信号的路径，使得原本打算发送到当前贯通电极的信号被提供到又一贯通电极，从而防止信号冲突。这样的过程可以继续和/或可以重复，直到信号最终被发送到备用贯通电极。如果存在许多个(例如，两个或更多个)有缺陷的贯通电极，则可以针对每个有缺陷的贯通电极执行这样的过程。

尽管图7仅示出了路由器电路中包括的一些多路复用器MUX5至MUX12以及一些备用多路复用器RMUX1和RMUX2，但是示例实施例不限于此。例如，在一对一的基础上，一个多路复用器可以连接到一个贯通电极，并且一个备用多路复用器可以连接到一个备用贯通电极，如上所述。因此，路由器电路可以包括多个多路复用器和多个备用多路复用器，路由器电路中的多路复用器的数目可以等于贯通电极S1至S64的数目，并且路由器电路中的备用多路复用器的数目可以等于备用贯通电极R1至R16的数目。连接到除了贯通电极S5至S12之外的其余贯通电极S1至S4和S13至S64的多路复用器以及连接到除了备用贯通电极R1和R2之外的其余备用贯通电极R3至R16的备用多路复用器可以类似于图7所示的那些来实现。

图8是示出执行根据示例实施例的修复贯通电极的方法的结果的示例的图。

参照图8，在俯视图中示出了执行根据示例实施例的修复贯通电极的方法的结果的示例。在图8的示例中，贯通电极S1至S64、贯通电极组SG1至SG16、备用贯通电极R1至R16和备用贯通电极组RG1至RG16可以如图6所示来实现，路由器电路可以如图7所示来实现，并且一些贯通电极S3、S12、S15、S21、S22、S28、S36、S37、S38、S41、S48、S51、S58、S61和S63以及备用贯通电极R4可以被确定为有缺陷的贯通电极FTE以执行修复操作。

可以从第一贯通电极组SG1中包括的第一贯通电极S1依次执行修复路径搜索，直到修复了所有的有缺陷的贯通电极FTE。

在第一贯通电极组SG1中，第三贯通电极S3可以是有缺陷的贯通电极FTE，因此可以用第一备用贯通电极组RG1中包括的第一备用贯通电极R1来修复第三贯通电极S3。例如，输入到第三贯通电极S3的第三输入信号IS3可以通过连接到第一备用贯通电极R1的第一备用多路复用器RMUX1传输到第一备用贯通电极R1。

在第二贯通电极组SG2中，因为不存在有缺陷的贯通电极FTE，所以可以不执行修复操作。

在第三贯通电极组SG3中，第十二贯通电极S12可以是有缺陷的贯通电极FTE，因此可以用第三备用贯通电极组RG3中包括的第三备用贯通电极R3来修复第十二贯通电极S12。

在第四贯通电极组SG4中，第十五贯通电极S15可以是有缺陷的贯通电极FTE，并且第四备用贯通电极组RG4中包括的第四备用贯通电极R4也可以是有缺陷的贯通电极FTE。因此，可能无法用第四备用贯通电极R4来修复第十五贯通电极S15，并且输入到第十五贯通电极S15的信号(例如，第十五输入信号)可以通过与第五贯通电极组SG5中包括的第二十贯通电极S20连接的第二十多路复用器传输到第二十贯通电极S20。

在第五贯通电极组SG5中，不存在有缺陷的贯通电极FTE，并且第二十贯通电极S20可以接收来自第四贯通电极组SG4的信号(例如，输入到第十五贯通电极S15的第十五输入信号)。因此，可以用第五备用贯通电极组RG5中包括的第五备用贯通电极R5来修复第二十贯通电极S20。

在第六贯通电极组SG6中，第二十一贯通电极S21和第二十二贯通电极S22可以是有缺陷的贯通电极FTE，因此可以修复贯通电极S21和S22中的一者。例如，可以用第六备用贯通电极组RG6中包括的第六备用贯通电极R6来修复第二十二贯通电极S22。因为第六备用贯通电极R6已经用于修复第二十二贯通电极S22，所以输入到第二十一贯通电极S21的信号(例如，第二十一输入信号)可以通过与第七贯通电极组SG7中包括的第二十七贯通电极S27连接的第二十七多路复用器传输到第二十七贯通电极S27。

在第七贯通电极组SG7中，第二十八贯通电极S28可以是有缺陷的贯通电极FTE，第二十七贯通电极S27可以接收来自第六贯通电极组SG6的信号(例如，输入到第二十一贯通电极S21的第二十一输入信号)，因此可以修复贯通电极S27和S28中的一者。例如，可以用第七备用贯通电极组RG7中包括的第七备用贯通电极R7来修复第二十八贯通电极S28。因为第七备用贯通电极R7已经用于修复第二十八贯通电极S28，所以输入到第二十七贯通电极S27的信号(例如，第二十七输入信号)可以通过与第八贯通电极组SG8中包括的第三十二贯通电极S32连接的第三十二多路复用器传输到第三十二贯通电极S32。

在第八贯通电极组SG8中，不存在有缺陷的贯通电极FTE，并且第三十二贯通电极S32接收来自第七贯通电极组SG7的信号(例如，输入到第二十七贯通电极S27的第二十七输入信号)。因此，可以用第八备用贯通电极组RG8中包括的第八备用贯通电极R8来修复第三十二贯通电极S32。

在第九贯通电极组SG9中，第三十六贯通电极S36可以是有缺陷的贯通电极FTE，因此可以用第九备用贯通电极组RG9中包括的第九备用贯通电极R9来修复第三十六贯通电极S36。

在第十贯通电极组SG10中，第三十七贯通电极S37和第三十八贯通电极S38可以是有缺陷的贯通电极FTE，因此可以修复贯通电极S37和S38中的一者。例如，可以用第十备用贯通电极组RG10中包括的第十备用贯通电极R10来修复第三十八贯通电极S38。因为第十备用贯通电极R10已经用于修复第三十八贯通电极S38，所以输入到第三十七贯通电极S37的信号(例如，第三十七输入信号)可以通过与第十一贯通电极组SG11中包括的第四十三贯通电极S43连接的第四十三多路复用器传输到第四十三贯通电极S43。

在第十一贯通电极组SG11中，第四十三贯通电极S43可以接收来自第十贯通电极组SG10的信号(例如，输入到第三十七贯通电极S37的第三十七输入信号)，第四十一贯通电极S41可以是有缺陷的贯通电极FTE，因此可以修复贯通电极S41和S43中的一者。例如，可以用第十一备用贯通电极组RG11中包括的第十一备用贯通电极R11来修复第四十三贯通电极S43。因为第十一备用贯通电极R11已经用于修复第四十三贯通电极S43，所以输入到第四十一贯通电极S41的信号(例如，第四十一输入信号)可以通过与第十二贯通电极组SG12中包括的第四十七贯通电极S47连接的第四十七多路复用器传输到第四十七贯通电极S47。

在第十二贯通电极组SG12中，第四十八贯通电极S48可以是有缺陷的贯通电极FTE，第四十七贯通电极S47可以接收来自第十一贯通电极组SG11的信号(例如，输入到第四十一贯通电极S41的第四十一输入信号)，因此可以修复贯通电极S47和S48中的一者。例如，可以用第十二备用贯通电极组RG12中包括的第十二备用贯通电极R12来修复第四十八贯通电极S48。因为第十二备用贯通电极R12已经用于修复第四十八贯通电极S48，所以输入到第四十七贯通电极S47的信号(例如，第四十七输入信号)可以通过与第十三贯通电极组SG13中包括的第五十二贯通电极S52连接的第五十二多路复用器传输到第五十二贯通电极S52。

在第十三贯通电极组SG13中，第五十二贯通电极S52可以接收来自第十二贯通电极组SG12的信号(例如，输入到第四十七贯通电极S47的第四十七输入信号)，第五十一贯通电极S51可以是有缺陷的贯通电极FTE，因此可以修复贯通电极S51和S52中的一者。例如，可以用第十三备用贯通电极组RG13中包括的第十三备用贯通电极R13来修复第五十二贯通电极S52。因为第十三备用贯通电极R13已经用于修复第五十二贯通电极S52，所以输入到第五十一贯通电极S51的信号(例如，第五十一输入信号)可以通过与第十四贯通电极组SG14中包括的第五十六贯通电极S56连接的第五十六多路复用器传输到第五十六贯通电极S56。

在第十四贯通电极组SG14中，不存在有缺陷的贯通电极FTE，并且第五十六贯通电极S56可以接收来自第十三贯通电极组SG13的信号(例如，输入到第五十一贯通电极S51的第五十一输入信号)。因此，可以用第十四备用贯通电极组RG14中包括的第十四备用贯通电极R14来修复第五十六贯通电极S56。

在第十五贯通电极组SG15中，第五十八贯通电极S58可以是有缺陷的贯通电极FTE，因此可以用第十五备用贯通电极组RG15中包括的第十五备用贯通电极R15来修复第五十八贯通电极S58。

在第十六贯通电极组SG16中，第六十一贯通电极S61和第六十三贯通电极S63可以是有缺陷的贯通电极FTE，因此可以修复贯通电极S61和S63中的一者。例如，可以用第十六备用贯通电极组RG16中包括的第十六备用贯通电极R16来修复第六十三贯通电极S63。因为第十六备用贯通电极R16已经用于修复第六十三贯通电极S63，所以输入到第六十一贯通电极S61的信号(例如，第六十一输入信号)可以通过与第一贯通电极组SG1中包括的第二贯通电极S2连接的第二多路复用器传输到第二贯通电极S2。

如上所述，即使当针对所有贯通电极S1至S64的修复路径搜索被执行了一次时，因为第二贯通电极S2接收输入到第六十一贯通电极S61的信号(例如，第六十一输入信号)，所以针对第二贯通电极S2的修复路径搜索可能尚未完成，因此可以再次依次执行修复路径搜索。

再次在第一贯通电极组SG1中，第二贯通电极S2可以接收来自第十六贯通电极组SG16的信号(例如，输入到第六十一贯通电极S61的第六十一输入信号)，并且第一备用贯通电极R1已经用于修复第三贯通电极S3。因此，输入到第二贯通电极S2的信号(例如，第二输入信号IS2)可以通过与第二贯通电极组SG2中包括的第八贯通电极S8连接的第八多路复用器MUX8传输到第八贯通电极S8。

再次在第二贯通电极组SG2中，第八贯通电极S8可以接收来自第一贯通电极组SG1的信号(例如，输入到第二贯通电极S2的第二输入信号IS2)，因此，可以用第二备用贯通电极组RG2中包括的第二备用贯通电极R2来修复第八贯通电极S8。

随着第八贯通电极S8被第二备用贯通电极R2修复，修复过程可以最终完成。输入到每个贯通电极的每个信号可以沿箭头方向传输到相邻的正常贯通电极。每个信号最终都可以传输到备用贯通电极，因此所有信号都可以从一个芯片(或裸片)发送到另一个芯片而没有信号冲突。另外，即使在最坏的情况下，针对同一贯通电极，修复路径搜索也不会超过3次，因此可以快速且高效地执行修复过程。

图9是示出对于根据示例实施例执行的修复操作对贯通电极和备用贯通电极进行分组的示例的图。将省略与图5和图6重复的描述。

参照图9，在俯视图中示出了对贯通电极和备用贯通电极进行分组的示例。在图9的示例中，贯通电极STE的数目可以为64，备用贯通电极RTE的数目可以为8，贯通电极组的数目可以为16，备用贯通电极组的数目可以为8，一个贯通电极组中可以包括四个贯通电极，并且一个备用贯通电极组中可以包括一个备用贯通电极(例如，N＝64，M＝16，K＝4，n＝8，m＝8，k＝1)。

除了备用贯通电极组RG1a、RG2a、RG3a、RG4a、RG5a、RG6a、RG7a和RG8a的数目少于贯通电极组SG1至SG16的数目之外，图9的示例可以与图6的示例基本上相同。图9中的贯通电极S1至S64和贯通电极组SG1至SG16可以与参照图5和图6描述的基本上相同。

第一备用贯通电极组RG1a可以对应于第一贯通电极组SG1和第十六贯通电极组SG16，并且可以包括第一备用贯通电极R1。第二备用贯通电极组RG2a可以对应于第二贯通电极组SG2和第三贯通电极组SG3，并且可以包括第二备用贯通电极R2。第三备用贯通电极组RG3a可以对应于第四贯通电极组SG4和第五贯通电极组SG5，并且可以包括第三备用贯通电极R3。第四备用贯通电极组RG4a可以对应于第六贯通电极组SG6和第七贯通电极组SG7，并且可以包括第四备用贯通电极R4。第五备用贯通电极组RG5a可以对应于第八贯通电极组SG8和第九贯通电极组SG9，并且可以包括第五备用贯通电极R5。第六备用贯通电极组RG6a可以对应于第十贯通电极组SG10和第十一贯通电极组SG11，并且可以包括第六备用贯通电极R6。第七备用贯通电极组RG7a可以对应于第十二贯通电极组SG12和第十三贯通电极组SG13，并且可以包括第七备用贯通电极R7。第八备用贯通电极组RG8a可以对应于第十四贯通电极组SG14和第十五贯通电极组SG15，并且可以包括第八备用贯通电极R8。

在一些示例实施例中，连接到图9中的贯通电极S1至S64和备用贯通电极R1至R8的路由器电路可以包括多个多路复用器和多个备用多路复用器。例如，多个多路复用器和多个备用多路复用器中的每一者可以是4∶1多路复用器，并且可以具有与图7所示的配置基本上相同的配置。然而，示例实施例不限于此，多个多路复用器和多个备用多路复用器中的每一者可以是8∶1多路复用器。

图10是示出执行根据示例实施例的修复贯通电极的方法的结果的示例的图。将省略与图8重复的描述。

参照图10，在俯视图中示出了执行根据示例实施例的修复贯通电极的方法的结果的示例。在图10的示例中，贯通电极S1至S64、贯通电极组SG1至SG16、备用贯通电极R1至R8和备用贯通电极组RG1a至RG8a可以如图9所示来实现，路由器电路可以类似于图7所示的那样来实现，并且一些贯通电极S22、S30和S31可以被确定为有缺陷的贯通电极FTE以执行修复操作。

在第六贯通电极组SG6中，第二十二贯通电极S22可以是有缺陷的贯通电极FTE，因此输入到第二十二贯通电极S22的信号(例如，第二十二输入信号)可以传输到第七贯通电极组SG7中包括的第二十八贯通电极S28。

在第七贯通电极组SG7中，第二十八贯通电极S28可以接收来自第六贯通电极组SG6的信号(例如，第二十二输入信号)，因此可以用第四备用贯通电极组RG4a中包括的第四备用贯通电极R4来修复第二十八贯通电极S28。

在第八贯通电极组SG8中，第三十贯通电极S30和第三十一贯通电极S31可以是有缺陷的贯通电极FTE。因此，输入到第三十贯通电极S30的信号和输入到第三十一贯通电极S31的信号(例如，第三十输入信号和第三十一输入信号)可以分别传输到第九贯通电极组SG9中包括的第三十四贯通电极S34和第三十六贯通电极S36。

在第九贯通电极组SG9中，第三十四贯通电极S34和第三十六贯通电极S36可以接收来自第八贯通电极组SG8的信号(例如，第三十输入信号和第三十一输入信号)，因此可以修复贯通电极S34和S36中的一者。例如，可以用第五备用贯通电极组RG5a中包括的第五备用贯通电极R5来修复第三十六贯通电极S36。因为第五备用贯通电极R5已经被使用，所以输入到第三十四贯通电极S34的信号(例如，第三十四输入信号)可以传输到第十贯通电极组SG10中包括的第四十贯通电极S40。

在第十贯通电极组SG10中，第四十贯通电极S40可以接收来自第九贯通电极组SG9的信号(例如，第三十四输入信号)，因此输入到第四十贯通电极S40的信号(例如，第四十输入信号)可以传输到第十一贯通电极组SG11中包括的第四十四贯通电极S44。

在第十一贯通电极组SG11中，第四十四贯通电极S44可以接收来自第十贯通电极组SG10的信号(例如，第四十输入信号)，因此可以用第六备用贯通电极组RG6a中包括的第六备用贯通电极R6来修复第四十四贯通电极S44。

因此，可以最终完成修复过程。

图11是示出根据示例实施例的修复装置的框图。将省略与图3重复的描述。

参照图11，修复装置100a包括路由器电路200a和200b以及路径搜索电路300。修复装置100a还可以包括故障检测电路600。

除了修复装置100a还包括故障检测电路600之外，修复装置100a可以与图2的修复装置100基本上相同。

故障检测电路600可以检测多个贯通电极400中的一个或更多个贯通电极是否有缺陷。另外，故障检测电路600可以检测多个备用贯通电极500中的一个或更多个备用贯通电极是否有缺陷。

在根据示例实施例的修复贯通电极的方法和修复装置中，可以分别对贯通电极和备用贯通电极进行分组。当特定贯通电极组中包括的贯通电极是有缺陷的贯通电极时，可以使用相应的备用贯通电极组中包括的备用贯通电极优先修复有缺陷的贯通电极。当特定贯通电极组中的有缺陷的贯通电极的数目大于相应的备用贯通电极组中包括的备用贯通电极的数目时，可以使用下一个或相邻备用贯通电极组中包括的备用贯通电极来修复有缺陷的贯通电极。因此，可以使用相对少量的备用贯通电极来实现相对高的修复率。

另外，执行上述修复路径搜索的修复装置可以包括具有相对小尺寸的路由器电路和路径搜索电路，因此可以降低电路的复杂度，并且可以有效地用于硬件开销。另外，可以容易地、快速地和/或高效地执行修复路径搜索。

图12和图13是根据示例实施例的包括修复装置的半导体装置的截面图。

参照图12，半导体装置1000包括第一半导体芯片1100、第二半导体芯片1200和第一修复装置1130。

第一半导体芯片1100包括第一半导体衬底1110、多个第一贯通电极1112、多个第一备用贯通电极1114和多个第一半导体元件1140。多个第一贯通电极1112形成为穿透第一半导体衬底1110。多个第一备用贯通电极1114形成为穿透第一半导体衬底1110，并且用于在多个第一贯通电极1112中的一个或更多个第一贯通电极有缺陷时替代多个第一贯通电极1112中的一个或更多个第一贯通电极。第一半导体芯片1100还可以包括第一焊盘1116和第一密封构件1150。

第二半导体芯片1200包括第二半导体衬底1210、多个第二贯通电极1212、多个第二备用贯通电极1214和多个第二半导体元件1240。多个第二贯通电极1212形成为穿透第二半导体衬底1210。多个第二备用贯通电极1214形成为穿透第二半导体衬底1210，并且用于在多个第二贯通电极1212中的一个或更多个第二贯通电极有缺陷时替代多个第二贯通电极1212中的一个或更多个第二贯通电极。第二半导体芯片1200还可以包括第二焊盘1216和第二密封构件1250。

第一半导体芯片1100和第二半导体芯片1200可以垂直堆叠，并且可以通过多个第一贯通电极1112和多个第二贯通电极1212、第一焊盘1116和第二焊盘1216以及电连接结构1300电连接。

第一修复装置1130被配置为使用多个第一备用贯通电极1114和多个第二备用贯通电极1214对多个第一贯通电极1112和多个第二贯通电极1212执行修复操作。第一修复装置1130可以是根据示例实施例的修复装置，并且可以被配置为执行根据示例实施例的修复贯通电极的方法。

第一修复装置1130可以被包括在第一半导体芯片1100和第二半导体芯片1200之一中并且可以被配置为执行内置自修复(built-in self-repair，BISR)操作。例如，如图12所示，第一修复装置1130可以被包括在第一半导体芯片1100中。然而，示例实施例不限于此，并且第一修复装置1130可以被包括在第二半导体芯片1200中。

半导体衬底1110和1210可以对应于图4中的半导体衬底10和20，贯通电极1112和1212以及备用贯通电极1114和1214可以对应于图4中的贯通电极12和22，焊盘1116和1216可以对应于图4中的焊盘14和24，并且电连接结构1300可以对应于图4中的电连接结构30。半导体芯片1100和1200可以包括各种半导体元件1140和1240(例如，存储器、逻辑电路、晶体管等)和用于驱动或操作半导体芯片1100和1200的布线。半导体元件1140和1240以及第一修复装置1130可以由密封构件1150和1250固定或密封。

在一些示例实施例中，半导体芯片1100和1200中的每一者可以包括存储装置和/或逻辑半导体装置。例如，存储装置可以包括高带宽存储器(HBM)装置。例如，逻辑半导体装置可以充当主机装置，并且可以包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、片上系统(SoC)、专用集成电路(ASIC)等。

参照图13，半导体装置1000a包括第一半导体芯片1100、第二半导体芯片1200a、第一修复装置1130和第二修复装置1230。将省略与图12重复的描述。

除了半导体装置1000a还包括第二修复装置1230之外，半导体装置1000a可以与图12的半导体装置1000基本上相同。

第二修复装置1230可以被配置为使用多个第一备用贯通电极1114和多个第二备用贯通电极1214对多个第一贯通电极1112和多个第二贯通电极1212执行修复操作。第二修复装置1230可以是根据示例实施例的修复装置，并且可以被配置为执行根据示例实施例的修复贯通电极的方法。当应用或使用两个修复装置时，可以改善或提高修复操作的速度、准确性和/或效率。

第一修复装置1130可以被包括在第一半导体芯片1100和第二半导体芯片1200a中的一者中，并且第二修复装置1230可以被包括在第一半导体芯片1100和第二半导体芯片1200a中的另一者中。例如，如图13所示，第一修复装置1130可以被包括在第一半导体芯片1100中，并且第二修复装置1230可以被包括在第二半导体芯片1200a中。

本发明构思可以应用于包括半导体装置的各种电子设备和系统。例如，本发明构思可以应用于诸如个人计算机(PC)、服务器计算机、数据中心、工作站、移动电话、智能电话、平板计算机、膝上型计算机、个人数字助手(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、数码相机、便携式游戏机、音乐播放器、摄录像机、视频播放器、导航设备、可穿戴设备、物联网(IoT)设备、万物互联(IoE)设备、电子书阅读器、虚拟现实(VR)设备、增强现实(AR)设备、机器人设备、无人机等之类的系统。

前述内容是示例实施例的说明，并且不应被解释为对示例实施例的限制。尽管已经描述了一些示例实施例，但是本领域技术人员将容易理解，在实质上不脱离示例实施例的新颖教导和优点的情况下，可以在示例实施例中进行许多修改。因此，所有这样的修改旨在被包括在权利要求中限定的示例实施例的范围内。因此，应当理解的是，前述内容是对各种示例实施例的说明，并且不应被解释为限于所公开的具体示例实施例，并且对所公开的示例实施例的修改以及其他示例实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。