硅穿孔修补电路制造技术

一种硅穿孔修补电路。硅穿孔修补电路包括：第一及第二传输控制开关以及至少两个传输路径模块。第一及第二传输控制开关依据切换信号或反相切换信号以决定导引第一芯片或第二芯片的输入信号到各个传输路径模块的两端的其中一个。每个传输路径模块包括至少两个数据路径电路及对应的硅穿孔。各个数据路径电路包括：输入驱动电路、短路检测电路以及漏电流消除电路。短路检测电路检测硅穿孔是否与硅基板发生短路，并产生短路检测输出信号。漏电流消除电路依据短路检测输出信号以避免由第一电平电压所产生的漏电流流入硅基板。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种硅穿孔修补电路。硅穿孔修补电路包括：第一及第二传输控制开关以及至少两个传输路径模块。第一及第二传输控制开关依据切换信号或反相切换信号以决定导引第一芯片或第二芯片的输入信号到各个传输路径模块的两端的其中一个。每个传输路径模块包括至少两个数据路径电路及对应的硅穿孔。各个数据路径电路包括：输入驱动电路、短路检测电路以及漏电流消除电路。短路检测电路检测硅穿孔是否与硅基板发生短路，并产生短路检测输出信号。漏电流消除电路依据短路检测输出信号以避免由第一电平电压所产生的漏电流流入硅基板。【专利说明】硅穿孔修补电路
本专利技术涉及一种芯片堆迭技术，且特别涉及一种半导体装置的硅穿孔(ThroughSilicon Via ；TSV)双向修补电路。
技术介绍
由于集成电路(Integrated Circuit ;IC)中晶体管数量的不断增加，因而增加了芯片的使用面积，使得信号的延迟时间(Delay Time)和功率消耗(Power Consumption)变得更加严重。为了改善严重的延迟与功率消耗等问题，三维芯片(Three Dimension IC;3DIC)堆迭技术是有效且目前正积极研发的解决方法，其将多颗芯片进行立体空间的垂直迭合，不同芯片之间利用贯穿硅基板的硅穿孔(TSV)结构以传递信号与电源电压，达到尺寸精简的最佳效益。3DIC的制程技术主要着重在三个步骤，第一步骤为TSV通道的形成与导电金属的填入；第二步骤是晶圆薄化制程；第三步骤则为芯片堆迭与结合。在第一步骤中，受限于现阶段的制程技术，作为TSV导孔侧壁(Sidewall)的绝缘层薄膜(如Si02)有可能在制程中破损(break)或是受到外来杂质(Impurity)的侵入，因而造成TSV的开路或娃基板(Silicon Substrate)的短路。并且，在第三步骤以迭合数颗IC时，往往因为小小的位置偏移量(offset)而造成TSV之间无法正确导通而开路，亦即此TSV无法在不同芯片之间提供有效路径来传递信号。虽然传统的平面IC在设计时可以采用多条路径同时传输同一信号，来预防数据传输不良的问题。但是，在3DIC技术中，只要其中一个TSV与硅基板发生短路，电源电压所产生的漏电流将会经由TSV流入硅基板，造成硅基板中整体的电压电平发生漂移而不稳定，使得在其他TSV中传输的信号也可能会因为硅基板的电压电平漂移而发生传送错误。因此，许多3DIC领域的厂商皆在寻求能够自动检测TSV的短路缺陷，并且具备数据自我修复功能的双向数据传输电路。此外，在3DIC领域中，除了芯片内部是利用硅穿孔进行信号传输以外，3DIC还需要通过接合垫(bonding pad)来将信号传送到位于芯片外部的电路。图1是芯片内部电路10、接合垫20、输出缓冲驱动电路30以及外部电路40的示意图。输出信号经由输出缓冲驱动电路30通过接合垫20以传出至外部电路40或是外部电路40的输入信号经由接合垫20传入芯片内部电路10。如图1所示，通常来说，芯片内部电路10在传输信号时，其输出端Nout的输出信号会受到两个静电保护二极管Dl、D2以及电源电压VDD跟接地电压GND的钳制，并且输出端Nout会连接到输出缓冲电路30，而对输出信号进行缓冲。芯片内部电路10的输出信号会通过电阻R1、接合垫20而传输到外部电路40，而三维芯片10到外部电路40时所挂电容负载通常例如是20pf到40pf。因此，3DIC中的双向数据传输电路除了希望能够具备数据自我修复功能以外，还希望能够具备足够的负载驱动能力来推动信号到外部电路。
技术实现思路
本申请实施例提供一种适用于半导体装置的硅穿孔(TSV)双向修补电路，其可控制两个芯片之间的数据流向，自动检测TSV是否发生短路以避免漏电流流入硅基板，还可依据已传输的信号而自我修复为正确的输出信号，让三维芯片(3DIC)能够具备足够传输能力以正确且双向地传输数据。本申请实施例提出一种硅穿孔修补电路，其包括第一芯片以及第二芯片、第一传输控制开关及第二传输控制开关、至少两个传输路径模块、第一输出逻辑电路以及第二输出逻辑电路。所述第一芯片与第二芯片相互上下堆迭。第一传输控制开关及第二传输控制开关分别设置于第一芯片以及第二芯片。第一传输控制开关及第二传输控制开关分别接收切换信号及反相切换信号，以决定将第一芯片与第二芯片其中之一的输入信号反相为第一待传信号，将所述第一待传信号传输到其输出端，并截止第一芯片或第二芯片其中的另一个的输入信号。各个传输路径模块的两端分别连接第一传输控制开关以及第二传输控制开关的输出端，且每个传输路径模块包括至少一硅穿孔。第一输出逻辑电路以及第二输出逻辑电路分别设置于所述第二芯片以及第一芯片。第一输出逻辑电路以及第二输出逻辑电路的至少两个输入端分别连接所述至少一硅穿孔的第二端以及第一端，藉以分别接收至少两个第一传输信号以及至少两个第二传输信号，且第一输出逻辑电路以及第二输出逻辑电路的输出端分别产生第一输出信号以及第二输出信号。承上所述，每个传输路径模块包括所述至少一硅穿孔、第一以及第二数据路径电路。各个硅穿孔分别穿透硅基板以相互传递第一芯片与第二芯片之间的信号。第一数据路径电路以及第二数据路径电路分别设置于所述第一芯片以及第二芯片。第一以及第二数据路径电路的输入端分别连接所述第一传输控制开关以及第二传输控制开关的输出端，藉以接收所述第一待传信号。第一数据路径电路以及第二数据路径电路的输出端分别连接至少一硅穿孔的对应端，以通过所述硅穿孔且依据切换信号或反向切换信号而传递数据。承上所述，第一数据路径电路以及第二数据路径电路分别包括输入驱动电路、短路检测电路以及漏电流消除电路。输入驱动电路接收所述输入信号，依据第一电平电压与第二电平电压以将第一待传信号反相为第二待传信号，并将第二待传信号传送至硅穿孔的对应端点。短路检测电路连接所述硅穿孔的对应端点，依据所述第一待传信号以及所述硅穿孔对应端点的电位，藉以检测所述硅穿孔是否与硅基板发生短路，并产生短路检测输出信号。漏电流消除电路连接所述短路检测电路以及输入驱动电路，其依据所述短路检测输出信号，藉以避免由第一电平电压所产生的漏电流流入所述硅基板。另一角度而言，本申请实施例提出一种硅穿孔修补电路，其包括多个芯片、第一传输控制开关以及第二传输控制开关、至少两个硅穿孔、至少两个数据路径模块以及多个输出逻辑电路。多个芯片相互堆迭，且这些芯片中包括第一芯片以及第二芯片。第一传输控制开关以及第二传输控制开关分别设置于第一芯片以及第二芯片。第一及第二传输控制开关分别接收切换信号及反相切换信号，藉以决定将第一芯片或第二芯片其中之一的输入信号反相为第一待传信号，并截止第二芯片或第一芯片其中的另一个的输入信号。硅穿孔分别穿透硅基板以相互传递所述芯片之间的信号。承上所述，各个数据路径模块分别设置于第一芯片及第二芯片。每个数据路径模块包括具相同输入端的至少两个数据路径电路，各个数据路径模块的输入端分别连接所述第一以及第二传输控制开关的输出端以接收所述第一待传信号。各个数据路径模块中各该数据路径电路的输出端分别连接所在的对应芯片中通往对应芯片的至少两个硅穿孔的端点，以通过所述硅穿孔且依据所述切换信号而传递数据。多个输出逻辑电路分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅穿孔修补电路，包括：第一芯片以及第二芯片，该第一芯片与该第二芯片相互上下堆迭；第一传输控制开关以及第二传输控制开关，分别设置于该第一芯片以及该第二芯片，该第一传输控制开关及该第二传输控制开关分别接收切换信号及反相切换信号，以决定将该第一芯片与该第二芯片其中之一的输入信号反相为第一待传信号，将该第一待传信号传输到其输出端，并截止该第一芯片或该第二芯片其中的另一个的输入信号；至少两个传输路径模块，各该传输路径模块的两端分别连接该第一传输控制开关以及该第二传输控制开关的输出端，且各该传输路径模块包括至少一硅穿孔；以及第一输出逻辑电路以及第二输出逻辑电路，分别设置于该第二芯片以及该第一芯片，该第一输出逻辑电路以及该第二输出逻辑电路的至少两个输入端分别连接该至少一硅穿孔的第二端以及第一端，以分别接收至少两个第一传输信号以及至少两个第二传输信号，且该第一输出逻辑电路以及该第二输出逻辑电路的输出端分别产生第一输出信号以及第二输出信号，其中，每个传输路径模块包括：该至少一硅穿孔，各该硅穿孔分别穿透硅基板以相互传递该第一芯片与该第二芯片之间的信号；以及第一数据路径电路以及第二数据路径电路，分别设置于该第一芯片以及该第二芯片，该第一以及该第二数据路径电路的输入端分别连接该第一传输控制开关以及第二传输控制开关的输出端以接收该第一待传信号，且该第一数据路径电路以及该第二数据路径电路的输出端分别连接该至少一硅穿孔的第一端以及第二端，以通过该至少一硅穿孔且依据该切换信号或反向切换信号传递数据，其中，该第一数据路径电路以及该第二数据路径电路分别包括：输入驱动电路，接收该输入信号，依据第一电平电压与第二电平电压以将该第一待传信号反相为第二待传信号，并将该第二待传信号传送至该至少一硅穿孔的对应端点；短路检测电路，连接该至少一硅穿孔的对应端点，依据该第一待传信号以及该至少一硅穿孔对应端点的电位以检测该至少一硅穿孔是否与该硅基板发生短路，并产生短路检测输出信号；以及漏电流消除电路，连接该短路检测电路以及该输入驱动电路，依据该短路检测输出信号以避免由该第一电平电压所产生的漏电流流入该硅基板。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：曾珮玲，苏耿立，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71