本发明专利技术公开一种集成电路的输入／输出垫结构，包括：一第一垂直区域于集成电路中，包括一顶金属层与一个或多个半导体元件于顶金属层下方，第一垂直区域的顶金属层作为一第一焊垫，半导体元件电性连接至第一焊垫；一第二垂直区域于集成电路中，包括顶金属层与一个或多个硅通孔于顶金属层下方，第二垂直区域的顶金属层作为一第二焊垫，且第二焊垫下方没有形成半导体元件，硅通孔电性连接至第二焊垫，其中第一焊垫与第二焊垫经由至少一金属层电性连接。本发明专利技术可将传统输入／输出垫结构用在三维集成电路的技术，而不需重新设计，具有应用灵活方便，并且成本较低的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体装置，且特别涉及一种三维集成电路(3D-IC)的输入/ 输出垫(I/Opad)结构。
技术介绍
半导体IC芯片结构通过各种输入/输出垫与外界传输，例如信号垫、电 源/地垫(Power/Ground pad)等。图1显示一传统的输入/输出垫结构100，其 具有七层布线的焊垫下电路(CUP; Circuit Under Pad)结构。包含第一层至第 五层金属作为内连线的输入/输出单元结构120形成在基底110上方。输入/ 输出单元结构120可为任何电路，而其最顶部的两层金属一第六层金属134 与第七层金属136在此处作为焊垫结构130。第七层金属136通过导孔144 电性连接至第六层金属134。第六层金属134通过导孔142电性连接至输入/ 输出单元结构120。接着以焊线连接至第七层金属136。输入/输出单元结构 120通常包括晶体管与电阻等半导体元件，用来输入和/或输出信号，并用来 接收电源与接地。这些半导体元件可用在输入缓冲器、输出驱动器、或静电 放电(ESD; electrostatic discharge)电路上。 一般而言，这些半导体元件设置 在有源区上，其导电性为介于导体与绝缘体之间的半导体。然而，传统的输入/输出垫结构100是为了配合单一芯片封装技术而发 展。随着三维集成电路的日益普及，输入/输出垫结构也要能配合三维集成电 路的技术。图2显示一种三维集成电路的焊垫结构200，其中两个裸片210、 230以 面-对-面(face-to-face)方式堆叠以节省空间。下裸片210包含一基底212以及 一穿过介电材料215的内导体(inner-connector)218，以连接基底212至铜接 合垫221。基底212中形成有半导体元件，例如晶体管。内导体218可包含 数层金属层、导孔、与接触插塞(未显示)。导孔(via)连接两金属层。接触插 塞(contact)连接一金属层至基底212。铜接合垫221为一金属表面，用来连接4上裸片230的铜接合垫241。上裸片230具有类似的结构，包含一基底232 以及一穿过介电材料235的内导体238，以连接基底232至铜接合垫241。 内导体238可包含数层金属层、导孔、与接触插塞(未显示)。由于外部信号 与电源供应是连接到上裸片230，在一般工艺中，利用硅通孑L(TSV; through siliconvia)252将内导体238连接至背侧金属255。之后，通常是以重分布层 (RDL; redistributed layer)的形式将铝垫260设置在背侧金属255之上。焊线 可接合至铝垫260上的凸块265。请同时参照图1与图2，本领域普通技术人员当可了解，传统的输入/输 出垫结构100无法用于三维集成电路的焊垫结构200，因为硅通孔252与内 导体238会阻碍任何输入/输出单元结构设置于铝垫260下方。因此，具有图 1的传统输入/输出垫结构的芯片无法直接翻覆而用在三维集成电路上。由于 输入/输出垫结构非常关键，且可能需要经投片验证(proven-in-silicon)，重新设计一输入/输出垫结构经常旷时费日，成本过高。因此，目前亟需一种可将传统输入/输出垫结构用在三维集成电路的技 术，而不需重新设计传统的输入/输出垫结构。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术公开一种集成电路的输入/输出垫结构，包括 一第一垂直区域于集成电路中，包括一顶金属层与一个 或多个半导体元件于顶金属层下方，第一垂直区域的顶金属层作为一第一焊垫，半导体元件电性连接至第一焊垫； 一第二垂直区域于集成电路中，包括顶金属层与一个或多个硅通孔于顶金属层下方，第二垂直区域的顶金属层作 为一第二焊垫，且第二焊垫下方没有形成半导体元件，硅通孔电性连接至第二焊垫，其中第一焊垫与第二焊垫经由至少一金属层电性连接。依照本专利技术一实施例，上述第一焊垫为探针垫，而第二焊垫为铜接合垫。依照本专利技术另一实施例，上述第一焊垫为铜接合垫，而第二焊垫为探针垫。 本专利技术还公开了一种输入/输出垫结构，适用于一集成电路，包括.* 一第一垂直区域于该集成电路中，该第一垂直区域包括一顶金属层与一个或多个半导体导元件形成于该顶金属层下方，该第一垂直区域的该顶金属层作为一探针垫，所述半导体元件电性连接至该探针垫； 一第二垂直区域于该集成电路中且邻近该第一垂直区域，该第二垂直区域包括该顶金属层与一个或多个 硅通孔形成于该顶金属层下方，该第二垂直区域的该顶金属层作为一接合 垫，且该接合垫下方没有形成半导体元件，该硅通孔电性连接至该接合垫； 其中该探针垫与该接合垫经由至少一金属层电性连接。本专利技术另外还公开了一种输入/输出垫结构，适用于一集成电路，包括 一第一垂直区域于该集成电路中，该第一垂直区域包括一顶金属层与一个或 多个半导体导元件形成于该顶金属层下方，该第一垂直区域的该顶金属层作 为一接合垫，所述半导体元件电性连接至该接合垫； 一第二垂直区域于该集 成电路中且邻近该第一垂直区域，该第二垂直区域包括该顶金属层与一个或 多个硅通孔形成于该顶金属层下方，该第二垂直区域的该顶金属层作为一探 针垫，且该探针垫下方没有形成半导体元件，该硅通孔电性连接至该探针垫； 其中该接合垫与该探针垫经由至少一金属层电性连接。本专利技术可将传统输入/输出垫结构用在三维集成电路的技术，而不需 重新设计，具有应用灵活方便，并且成本较低的优点。为让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举 出优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1为一传统输入/输出垫结构的剖面图。图2为一种三维集成电路的焊垫结构的剖面图。图3A与图3B显示本专利技术将TSV尾端结构结合至一传统输入/输出垫结 构的实施例。4A图~图4C显示TSV尾端结构于三维集成电路的各种应用。上述附图中的附图标记说明如下100~传统输入/输出垫结构110~基底120~输入/输出单元结构 130~焊垫结构 134 第六层金属 136 第七层金属142、 144~导孔200 三维集成电路的焊垫结构210、 230 裸片212、 232~基底215、 235~介电材料218、 238~内导体221、 241 铜接合垫252 硅通孔255 背侧金属260~铝垫265~凸块300 TSV尾端结构320 输入/输出尾端连接器324、 326~金属层336 顶金属层344~导孔352~硅通孔355 背侧金属360 铝垫365~焊线凸块400、 470~裸片410、 480 基底415、 485、 415A、 485A 连接层 436、 476~铜接合垫 452~硅通孔 455 背侧金属具体实施例方式本专利技术将一硅通孔(TSV)尾端结构结合至一传统的输入/输出垫结构上， 使其能应用在三维集成电路。图3A与图3B显示本专利技术将TSV尾端结构300结合至一传统的输入/输 出垫结构100的实施例。传统的输入/输出垫结构100与图1所显示者相同， 其中最顶端的两金属层134、 136用来使焊垫具有更好的黏着力。在最顶端 两金属层134、 136以下的其他金属层可具有任何结构。输入/输出单元结构 120包含一功能性电路，例如静电放电(ESD)电路，通常设置于金属层134、 136下方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种输入／输出垫结构，适用于一集成电路，包括： 一第一垂直区域于该集成电路中，该第一垂直区域包括一顶金属层与一个或多个半导体元件形成于该顶金属层下方，该第一垂直区域的该顶金属层作为一第一焊垫，所述半导体元件电性连接至该第一焊垫； 一第二垂直区域于该集成电路中，该第二垂直区域包括该顶金属层与一个或多个硅通孔形成于该顶金属层下方，该第二垂直区域的该顶金属层作为一第二焊垫，且该第二焊垫下方没有形成半导体元件，该硅通孔电性连接至该第二焊垫； 其中该第一焊垫与该第二焊 垫经由至少一金属层电性连接。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：蔡志升，王中兴，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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