[发明专利]半导体集成电路

说明书

技术领域

本发明是关于一种半导体集成电路晶片，其具有一表面金属层及/或一背面金属层，用以连接至外部电路；尤指一种具有数个电子电路晶片相互堆叠的半导体集成电路，且其中至少有一个为一化合物半导体单晶微波集成电路晶片。

背景技术

化合物半导体单晶微波集成电路 (monolithic microwave integrated circuits, MMIC)已被广泛应用于射频(RF)信号发射器、接收器以及收发器等微波通讯元件，如行动电话及无线区域网路(LAN)模组等。这类射频模组通常由许多电子电路零件所构成，如功率放大器(PA)、开关元件、滤波器以及控制元件等。其中有些电子电路零件已经被整合于单一晶片上。以化合物半导体的放大器电路而言 (如包含异质接面双极性电晶体(HBT)或高电子迁移率电晶体(HEMT)的放大器)，通常会使用HEMT元件来控制电晶体放大器偏压条件，而这些元件与电路都可以集成整合于单一化合物半导体晶片上。例如，HBT功率放大器与HEMT控制电路就可以利用BiFET(或BiHEMT)工艺将其集成整合于单一化合物半导体晶片上。另一个集成整合的例子则是将增强型HEMT元件与空乏型HEMT元件制作于单一晶片上，其中增强型HEMT元件作为功率放大器的用途，而空乏型HEMT元件则是作为控制元件。化合物半导体放大器与一开关电路结合，其中该开关可依照功率位准、频率带、以及通讯模式用来改变射频信号路径，也通常被整合于单一晶片中。化合物半导体放大器与一天线开关电路结合，其中该天线开关可用于切换天线与不同的Tx与Rx电路连接，也常被整合于单一晶片中。化合物半导体HBT放大器通常操作于不同的偏压条件，以确保元件在不同输出功率与频率范围的保持最佳特性。由于输入与输出阻抗为偏压条件的函数，通常会引入一阻抗调节器，使偏压条件改变时，仍可保持很好的阻抗匹配。阻抗调节器通常由电容器、电感器以及HEMT开关元件所构成，其中HEMT开关元件是被用来切换电容器与电感器的连接，进而改变整体的阻抗大小。然而随着功能性的增加，高度集成整合的电路与元件也将造成制作成本增加及良率降低，将HBT与HEMT元件集成整合于单一晶片上时尤其如此。

为了降低工艺成本，上述射频模组中的电路元件可以分别制作于不同晶片上，甚至可以进一步结合其他如硅互补式金属氧化物半导体(Si CMOS)集成电路晶片等。传统的整合作法通常是将数个不同的晶片置于同一平面上并相互连接；然而此方式会随晶片数目增加而使模组尺寸变大，同时长距离的相互连接也容易造成信号损耗及相互干扰。例如，一般射频模组即包含一HBT功率放大器MMIC晶片、一阻抗匹配及偏压控制晶片、一天线开关晶片、以及一滤波电路晶片，而这些晶片均置于同一平面的模组基板上。

发明内容

本发明提供一种化合物半导体集成电路晶片，具有一表面金属层及/或背面金属层，用以连接外部电路。本发明的主要目在于提供一种化合物半导体集成电路晶片，其包含数个相互堆叠的晶片，且其中至少有一个为化合物半导体集成电路晶片；借此，由堆叠晶片构成的半导体集成电路模组其面积将可大幅降低。相较于将模组中所有电路与零件制作于单一晶片上，晶片模组化的设计也可简化晶片的工艺步骤。同时，也可缩短不同晶片之间或电路元件之间相互连接的距离，因而降低信号损耗及相互干扰。借助元件上方的金属层，可以重新分布或配置晶片之间的连接节点，因此晶片之间的连接节点不一定要位于同一垂直线上，大幅提高连接节点布局设计的自由度。

为达上述目的，本发明提供一种半导体集成电路，其包含一第一晶片，且该第一晶片包含一化合物半导体集成电路。该第一晶片进一步包含：一基板、一介电层、一电子元件层、以及一第一金属层。前述的介电层形成于前述基板的上，且至少包含一介电层通孔贯穿该介电层的第一表面与第二表面。前述的第一金属层主要由铜所构成，且包含至少一第一金属垫形成于该介电层第一表面的上并延伸进入至少一介电层通孔。前述的电子元件层形成于前述基板与介电层的第二表面之间，包含至少一电子元件以及至少一第二金属层，其中前述的电子元件包含至少一化合物半导体电子元件，至少一该第二金属层连接于至少一该电子元件，至少一该第二金属层包含至少一第二金属垫形成于一介电层通孔位于该介电层的第二表面的一端，并与延伸进入该介电层通孔的第一金属层形成电接触，。所有与化合物半导体电子元件所接触的第二金属层主要由金所构成。其中该第一金属层以三维方式分布于电子元件层中至少一个电子元件上方，而至少一个第一金属垫通过该第一金属层延伸进入至少其中一个介电层通孔而电连接于该介电层通孔另一侧的第二金属垫中的至少一个。