CN103918075A - 利用空间变化的电荷分布确定间距 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种半导体裸片110-1。这种半导体裸片包括驱动器114-1，及电耦合到驱动器114-1并且靠近半导体裸片的表面112-1的空间对准换能器116-1。驱动器在空间对准换能器中的至少一个方向建立空间变化的电荷分布，由此方便该半导体裸片的表面与另一个半导体裸片110-2的表面112-2之间垂直间距210的确定。特别地，靠近该另一个半导体裸片的表面的空间对准传感器120-2可以检测与空间变化的电荷分布相关联的电场(或者相关联的静电势)。这种检测到的电场可以允许确定半导体裸片的表面之间的垂直间距。

Description

利用空间变化的电荷分布确定间距

发明人：I.E.苏泽兰

技术领域

本公开内容总体上涉及半导体裸片的设计。更具体而言，本公开内容涉及包括具有空间变化的电荷分布的空间对准换能器的半导体裸片，这种电荷分布便于确定该半导体裸片与另一半导体裸片之间的空间对准。

背景技术

近距离通信(PxC)是一种允许两个面对面的芯片在不需要电线的情况下通信的输入/输出(I/O)技术。虽然它承诺高得多的I/O密度和低得多的功率，但是利用PxC通信的芯片通常必须良好地对准，使得信号在发送衬垫和接收衬垫之间良好地耦合。如果例如在初始组装或者系统操作期间发生未对准，则会导致通道串扰和潜在的位错。

依赖芯片间隔，已经推荐了各种技术来校正物理未对准，包括电子对准校正和通过驱动电压电平的适配。但是，这些技术通常涉及利用芯片上的位置传感器来测量物理未对准。

但是，利用芯片上的位置传感器确定芯片间隔常常涉及精密测量。例如，通过测量耦合电容来确定芯片间隔通常涉及毫微安培范围内的非常小电流的精确测量。这些电流与晶体管泄漏电流具有可比性，这会危及测量的准确性。此外，随着关键维度缩小至90nm及更小，其中泄漏电流会比小的信号电流更占优势，这使得提取电流信号不可行，预期这个问题变得逐步恶化。此外，泄漏电流随温度变化，这使得它在校准过程中难以被除去。

在原理上，通过测量电压来确定芯片间隔可能不太容易由于泄漏电流而出错。但是，到目前为止，这证明是极其困难的。例如，虽然从理论上讲有可能从一个芯片耦合到另一个芯片的电压幅值推导出芯片到芯片的耦合电容，并且因此推导出芯片到芯片间隔，但是在实践当中，因为接收芯片上寄生电容的不确定性，所以这种简单的测量很难。特别地，在接收芯片上测出的电压幅值是Vr＝[Cc/(Cc+Cr)]·Vt，其中V_r和V_t分别是接收到的信号幅值和发送的信号幅值，C_C是芯片到芯片的耦合电容，而C_r是在接收节点的寄生电容负载。

由此，所需要的是在没有上述问题的情况下方便确定芯片对准的半导体裸片。

发明内容

本公开内容的一种实施例提供了半导体裸片。这种半导体裸片包括驱动器、电耦合到驱动器并且靠近半导体裸片的表面的空间对准换能器。驱动器在空间对准换能器中的至少一个方向建立空间变化的电荷分布，由此方便该半导体裸片的表面与另一个半导体裸片的表面之间垂直间距的确定。

应当指出，空间对准换能器可以包括信号线阵列，并且驱动器可以向该信号线阵列提供具有公共时间频率和不同相位的电信号，由此建立空间变化的电荷分布。在有些实施例中，驱动器在空间对准换能器中的两个方向建立空间变化的电荷分布。

在有些实施例中，半导体裸片包括靠近表面的空间对准传感器，该空间对准传感器配置为检测与另一个空间变化的电荷分布相关联的电场，其中这另一个空间变化的电荷分布是由靠近另一个半导体裸片的表面的另一个空间对准换能器建立的，由此方便垂直间距的确定。此外，空间对准传感器可以包括信号线阵列。

在有些实施例中，驱动器在一时间间隔期间提供电信号的时间序列。应当指出，该序列中的每个电信号都具有持续时间，并且该序列中的给定的电信号具有不同于与其它电信号相关联的时间频率的时间频率。例如，驱动器可以在该时间间隔期间顺序地增加时间频率。此外，对时间频率的改变可以包括连续的频率增量和/或离散的频率增量。

另一个实施例提供了包括该半导体裸片和另一个半导体裸片的系统。而且，这另一个半导体裸片可以包括靠近该另一个半导体裸片的表面的空间对准传感器。这个空间对准传感器可以检测与空间变化的电荷分布相关联的电场(或者相关联的电势)，由此方便该半导体裸片的表面和另一个半导体裸片的表面之间垂直间距的确定。

另一个实施例提供了用于确定该半导体裸片的表面和另一个半导体裸片的表面之间垂直间距的方法。在这个方法中，驱动器在空间对准换能器中的至少一个方向建立空间变化的电荷分布，其中空间对准换能器靠近半导体裸片的表面。然后，靠近另一个半导体裸片的表面的空间对准传感器检测与该空间变化的电荷分布相关联的电场(或者相关联的电势)。以这种方式，可以确定该半导体裸片的表面和另一个半导体裸片的表面之间的垂直间距。

附图说明

图1是说明根据本发明实施例的半导体裸片的侧视图的框图。

图2是说明根据本发明实施例的包括两个半导体裸片的系统的侧视图的框图。

图3是根据本发明实施例、与空间变化的电荷线相关联的电场的图。

图4是根据本发明实施例、对于电荷分布的各种空间波长，与空间变化的电荷线相关联的电场强度作为离发送半导体裸片的平面的距离的函数的图。

图5是根据本发明实施例、在离发送半导体裸片的平面的各个距离处与空间变化的电荷线相关联的电场强度作为电荷分布的空间波长的函数的图。

图6是根据本发明实施例、对于电荷分布的各个空间波长，电场强度灵敏度作为离发送半导体裸片的平面的距离的函数的图。

图7是根据本发明实施例、用于创建具有高空间频率的空间变化电荷分布的空间对准换能器的框图。

图8是根据本发明实施例、用于创建具有低空间频率的空间变化电荷分布的空间对准换能器的框图。

图9是说明根据本发明实施例的电信号的时间顺序的时序图。

图10是根据本发明实施例的测量平面内对准的游标(Vernier)结构的框图。

图11是说明根据本发明实施例的用于确定一个半导体裸片和另一个半导体裸片之间的空间对准的方法的流程图。

应当指出，贯穿所有附图，相同的标号都指对应的部分。而且，同一部分的多个实例由通过破折号与实例号隔开的公共前缀指示。

具体实施方式

描述了半导体裸片、包括该半导体裸片和另一半导体裸片的系统以及用于确定两个半导体裸片之间空间对准的方法的实施例。这种半导体裸片包括驱动器，以及电耦合到驱动器并且靠近半导体裸片的表面的空间对准换能器。驱动器在空间对准换能器中的至少一个方向建立空间变化的电荷分布，由此方便该半导体裸片和另一半导体裸片之间空间对准的确定。特别地，靠近该另一半导体裸片的表面的空间对准传感器可以检测与所述空间变化的电荷分布相关联的电场(或者相关联的静电势)。这个检测到的电场可以允许确定半导体裸片的表面之间的垂直间距和/或半导体裸片之间的角对准。

通过方便半导体裸片对准的低成本且准确确定，这种对准技术可以允许芯片上的确定以及，如果需要的话，允许未对准的矫正或消除。因而，该对准技术可以方便利用近距离通信(PxC)的高输入/输出(I/O)密度、高带宽、低延迟和低功率通信。

现在描述半导体裸片和包括该半导体裸片的系统的实施例。图1给出了说明半导体裸片110-1(诸如硅)的侧视图的框图。这种半导体裸片包括驱动器114-1和空间对准换能器116-1，该空间对准换能器电耦合到驱动器114-1并且靠近半导体裸片110-1的表面112-1。驱动器114-1可以在空间对准换能器116-1中的至少一个方向118建立空间变化的电荷分布，由此方便半导体裸片110-1和另一个半导体裸片(诸如图2中的半导体裸片110-2)之间空间对准的确定。

特别地，空间对准可以通过检测与空间变化的电荷分布相关联的电场(或者相关联的电势)来确定。这在图2中示出，图2给出了说明包括半导体裸片110-1和半导体裸片110-2的系统200的侧视图的框图。应当指出，半导体裸片110-2包括靠近半导体裸片110-2的表面112-2的空间对准传感器120-2(诸如信号线阵列)。这个空间对准传感器(或者有可能是接收器122-2)可以检测与空间变化的电荷分布相关联的电场(或者相关联的电势)，由此方便半导体裸片110之间空间对准的确定。例如，因为电场是空间变化的电荷分布的空间频率以及半导体裸片110的表面112之间垂直间距210的函数，因此空间对准换能器116-1和空间对准传感器120-2可以方便垂直间距210的确定。作为替代或者附加地，空间对准换能器116-1和空间对准传感器120-2可以方便半导体裸片110的角对准的确定。如以下参考图10进一步描述的，在有些实施例中，空间对准换能器116-1和空间对准传感器120-2可以定义游标结构(诸如游标结构1000)，并且角对准可以在半导体裸片110-1的表面112-1的平面内。

类似地，在有些实施例中，半导体裸片110-2包括驱动器114-2和空间对准换能器116-2，该空间对准换能器电耦合到驱动器114-2并且靠近半导体裸片110-2的表面112-2。驱动器114-2可以在空间对准换能器116-2中的至少一个方向118建立空间变化的电荷分布。结果产生的电场(或者相关联的电势)可以由靠近半导体裸片110-1的表面112-1的空间对准传感器120-1(并且有可能是接收器122-1)检测，由此方便半导体裸片110之间空间对准的确定。

通过确定空间对准，该对准技术可以方便未对准的减少或消除，包括在PxC期间电子对准校正的使用以及通过驱动电压电平的适配。因而，该对准技术可以方便表面112上或者其附近至少部分重叠的PxC连接器或衬垫(未示出)之间的PxC。在有些实施例中，半导体裸片110之间的(以及，更一般地说，系统200中的部件之间的或者系统200与外部设备之间的)通信可以涉及耦合的信号的PxC，诸如：电容耦合信号的通信(也称为“电气近距离通信”)、电磁耦合信号的通信(也称为“电磁近距离通信”)、光信号的通信(也称为“光学近距离通信”)、电感耦合信号的通信，和/或传导耦合信号的通信。应当指出，在光学近距离通信期间，半导体裸片110之间的垂直间距210可以小于光信号的载波波长或与其处于相同量级。

此外，在其中电信号利用PxC传送的实施例中，相关联的PxC连接器或电触点的阻抗可以是传导性和/或电容性的，即，可以具有包括同相成分和/或异相成分的复数阻抗。不管电接触的机制(诸如焊接、微弹簧、各向异性层等)，如果与触点相关联的阻抗是传导性的，则传统的发送和接收I/O电路(未示出)可以在系统200的实施例中的部件中使用。但是，对于具有复数(并且有可能是变化的)阻抗的触点，发送和接收I/O电路可以包括在于2009年4月17日由Robert J.Drost等人提交、代理人案号为SUN09-0285且标题为“Receive Circuit for Connectors with Variable Complex Impedance”的美国专利申请12/425,871中描述的一种或多种实施例，该申请的内容在此引入作为参考。

现在进一步描述用于在空间对准换能器116-1和/或116-2中的至少一个方向118建立空间变化的电荷分布并且用于确定半导体裸片110之间空间对准的技术。特别地，空间对准可以通过以下来确定：调制沿发送半导体裸片的平面或表面(诸如半导体裸片110-1的表面112-1)传播的一组电信号的空间频率，然后在接收半导体裸片(诸如半导体裸片110-2)测量在距离z处结果产生的电场强度。当半导体裸片110靠在一起时(即，当z小时)，电场对发送半导体裸片上电信号的空间频率只有很弱的依赖性。这是因为检测器或传感器(诸如空间对准传感器120-2)处的电场主要受一个小面积上电荷的影响。但是，当半导体裸片110相隔很远时(即，当z大时)，电场对驱动电信号的空间频率有更强的依赖性。因此，传感器处的电场受发送半导体裸片的更大面积上电荷的影响。通过响应对驱动电信号空间频率的调制而测量电场强度或幅度的变化，可以确定垂直间距210。

考虑具有空间变化的电荷密度(每单位长度)的一维电荷线，其分布由下式给出：

$q\left(x\right)=q_0\·\cos \left(\frac{2\mathrm{\πx}}{L}\right),$

其中q₀是代表最大电荷密度的常量，x代表发送半导体裸片的平面上的一个位置，而L是电荷分布的空间波长。在离开距离r由这个平面中电荷的差分片段(dq)感应出的差分向量电场()由下式给出：

$d\stackrel{\→}{E}=\frac{\mathrm{dq}}{4\mathrm{\π\ϵ}{r}^2}\·\hat{r},$

其中ε是介质的电容率。

如图3中所示，图3给出了与空间变化的电荷线相关联的电场的图300，为了简化，假设电荷分布关于位于电荷平面之外距离z处的观察点P是对称的。于是，感应出的电场的x分量为零。此外，由位于x处的差分电荷长度dx感应出的向量电场由下式给出：

$d\stackrel{\→}{E}=\left|\stackrel{\→}{E}\right|\·\cos \mathrm{\θ}\·\hat{z}=\frac{1}{4\mathrm{\π\ϵ}}\·\frac{\cos \mathrm{\θ}}{x^2+z^2}\·q_0\·\cos \left(\frac{2\mathrm{\πx}}{L}\right)\·\mathrm{dx}\·\hat{z}$

或者

$d\stackrel{\→}{E}=\frac{1}{4\mathrm{\π\ϵ}}\·\frac{1}{{(x^2+z^2)}^{3/2}}\·q_0\·\cos \left(\frac{2\mathrm{\πx}}{L}\right)\·\mathrm{dx}\·\hat{z}.$

总的向量电场可以在电荷横跨的整个x范围上求的积分来找出。对于一组离散点电荷，在点P观察到的向量电场由下式给出：

$\stackrel{\→}{E}=\hat{z}\·\frac{q_t}{4\mathrm{\π\ϵ}}\·{\mathrm{\Σ}}_x\frac{z}{{(x^2+z^2)}^{3/2}}\·\cos \left(\frac{2\mathrm{\πx}}{L}\right).$

其中q_t是在每个点处的电荷。

假设每μm1nC的电荷密度q₀，图4对于空间变化的电荷分布的各个空间波长(L)给出了与位于点P的空间变化电荷线相关联的电场强度作为离发送半导体裸片的平面的距离(z)的函数的图400。如预期的，观察到的电场强度随距离z减小。而且，电场强度还随电荷分布的波长而变。这种现象的发生是因为，当点P接近该平面时，电场强度主要受紧靠点P的电荷的影响。随着点P离开该平面，该平面被进一步横向除去的部分对电场强度有更强的作用。实际上，样本点可以“看到”电荷的更大片段，并且因此正和负电荷的波趋于彼此抵消。

再次假设每μm1nC的电荷密度q₀，图5在离发送半导体裸片的平面的各个距离(z)处给出了在点P与空间变化的电荷线相关联的电场强度作为电荷分布的空间波长(L)的函数的图500。这组曲线更清楚地说明了电场强度对空间变化的电荷分布的空间波长的依赖性。

在某个距离z处，电场强度的灵敏度随着电荷分布的空间波长L而变。这可以方便测量距离z，因为有可能通过选择最优空间波长范围来优化测量的灵敏度。图6对于电荷分布的各个空间波长(λ)给出了电场强度的灵敏度作为离发送半导体裸片的平面的距离(z)的函数的图600。应当指出，通过把灵敏度定义为(dE/dz)/E，在特定的距离z处，存在提供最高灵敏度的某个空间波长，使得z的测量可以通过选择适当的空间波长范围来优化。

电场强度对一个平面中电荷的空间变化模式的周期性的依赖性可以用于确定半导体裸片110之间的间隔(即，图2中的垂直间距210)。假定空间对准换能器(诸如图1中的空间对准换能器116-1)包括具有在芯片上顶层金属层上定义的平行电线或信号线的结构。例如，可以有中心隔开1μm(Δx)的100根平行电线，并且这些电线中每一根都可以是100μm长。这提供了具有大约100×100μm²面积的结构。应当指出，也可以使用电线之间的其它距离和电线的不同数量。这可以提供更大或更小的总面积，包括大致为方形、矩形或者甚至任意形状的结构。

此外，假定每根电线都是利用随时间变化的交流电压驱动的，使得每根电线中的电压具有公共的时间频率但是电压比其前面一根电线滞后恒定的时间(Δt)，诸如100ps。因此，平行电线中最后一根电线比第一根电线可以滞后100×100ps或者10ns。同样，也可以使用电线之间的其它延迟。这些值的使用仅仅是为了说明。

如果具有5GHz的时间频率(或者200ps的周期T)的电信号被驱至这种结构中，则相邻的电线将有180°异相。因此，在电线上结果产生的电荷的空间波长(L)将是2μm/循环。这在图7中示出，图7给出了用于创建具有高空间频率的空间变化电荷分布的(具有电线，诸如电线710)空间对准换能器700的框图。在这个例子中，Δt等于100ps，Δx等于1μm，T等于200ps并且L等于2μm。

但是，如果具有1MHz的时间频率的电信号被驱至这种结构中，则所有电线上的信号将几乎同相，因为相邻电线之间的时间相位差(10ns)远小于1MHz输入的周期T(1μs)。这在图8中示出，图8给出了用于创建具有低空间频率的空间变化电荷分布的空间对准换能器800的框图。在这个例子中，Δt等于100ps，Δx等于1μm，T等于1μs并且L等于0.01m。对于1MHz和5GHz之间的频率，电荷分布的空间波长(L)由下式给出：

$L=\frac{T}{\mathrm{\Δt}}\·\mathrm{\Δx}=\frac{1}{\mathrm{f\Δt}}\·\mathrm{\Δx},$

其中f是输入电信号的时间频率。

应当指出，如果结构利用低频输入驱动，则在远离发送半导体裸片的平面的一个距离测出的电场强度将大，并且将随着输入电信号的频率增加而下降。实质上，在该结构的平面之外的传感器不能感测更高的频率，因为其区分结构中单独电线的能力随着距离而模糊(blur)。

各种各样的传感器可以用于测量处于不同空间频率的电场强度。例如，给定的一个空间对准传感器120(图2)可以类似于前面提到的驱动结构的传感器，具有每根100μm长并且其中心隔开1μm的100根电线。每根这种电线可以拾取与其邻居形式完全相同但相位不同的信号。对于半导体裸片110(图2)的任何固定的垂直间距210(图2)，所有这些传感器都可以为更高的时间驱动频率检测更小的信号，因为这种信号在驱动结构中的空间波长更短。类似地，这些传感器可以为更低的时间驱动频率检测更大的信号，因为这种信号的空间波长更长。

在有些实施例中，来自电线的信号相加。但是，因为接收到的信号的相位在电线与电线之间有区别，所以可以在把它们相加之前除去相位成分。本领域技术人员可以设计用于这个目的的大量电子电路。例如，接收到的信号可以被整流，从而只测量它们的幅值而不测量它们的相位。这可以利用二极管来实现。但是，如果接收到的信号的任何残余交流部分之和变得基本上为零，则也可以使用其它非线性元件。因而，可以把100个接收到的信号输入到其源极连接到地并且被偏置成在不被驱动时只传导小电流的100个晶体管的栅极。在这种晶体管中感应出的电流可以是由100根接收电线拾取的交流驱动电压的非线性函数。而且，结果产生的电流可以被求和，以获得期望的输出信号。虽然100个晶体管的阈值电压和跨导可以变化，但是，因为有这么多晶体管涉及其中，所以这些变化有可能部分地彼此抵消。此外，这种变化可以对高和低时间频率信号都具有非常相似的效果。

本领域技术人员将认识到，把5GHz信号插入半导体裸片(诸如集成电路芯片)上很难。但是，在半导体裸片中生成这种信号可能更容易。因此，在有些实施例中，芯片上的振荡器用于提供驱动信号。此外，在需要的时候，计数器或者其它合适的部件可以把时间频率分成较低的谐波频率。例如，以所需的尽可能多增量，最高的时间频率可以被二除、被三除，等等，以便获得垂直间距210(图2)的满意测量。

应当指出，驱动器(诸如图1中的驱动器114-1)可以在一时间间隔期间提供具有这种时间频率的电信号的时间序列。这在图9中示出，图9给出了说明电信号的时间序列900的时序图。应当指出，在电信号的序列900中的每个电信号都具有持续时间，诸如持续时间910(该持续时间可以是固定的或者，如图9中所示，可以对应于给定数量的循环)，并且序列900中给定的电信号具有不同于与其它电信号相关联的时间频率的时间频率。例如，驱动器114-1(图1)可以在该时间间隔期间顺序地增加或减小时间频率。(但是，在其它实施例中，频率变化可能不是单调的。)此外，对时间频率的变化可以包括连续的频率增量和/或离散的频率增量。通过在该时间间隔期间改变时间频率(以及因此改变空间频率)，传感器的灵敏度可以系统地变化，这可以允许垂直间距210(图2)基于灵敏度阈值来归类(bracket)或定义。

换句话说，具有给定时间频率的信号可以在发送半导体裸片上施加，并且对应的电流或电压可以在接收半导体裸片上测量。于是，当时间频率以恒定的幅值变化时，测量对接收到的信号的变化。特别地，当驱动时间频率减小时，传感器更能检测到附近驱动电线的变化的电压，因为这些电线上信号的相位将更加相似。在某个点，进一步减小驱动时间频率不进一步增加输出信号。在这个时间频率感应出的信号的空间波长是垂直间距210(图2)的测量。

在示例实施例中，每个时间频率可以在被下一个频率代替之前驱动空间对准换能器100μs。假定有20个这样的时间驱动频率。在传感器处，这种驱动模式可以产生缓慢变化的输出电压，具有每2000μs重复的模式。输出模式可以呈现20个电压增量，每个增量持续100μs。通过检测哪些增量在输出电压中很好地隔开以及哪些几乎相同，垂直间距210(图2)可以被识别为序列中输出电压变化很小的位置。

在前面的讨论中，描述了用于从一系列相关的时间变化信号创建电荷的空间变化模式的技术。然后，这种空间变化的电荷用于测量观察点与电荷平面之间的距离。但是，空间变化的电荷模式的底层现象可以用于其它目的，诸如测量两个半导体裸片之间的平面内对准。例如，这种技术可以结合游标结构使用(由此使游标结构可配置)，以测量平面内未对准。这在图10中示出，图10给出了游标结构1000的框图。特别地，一系列交流信号可以施加到放在发送半导体裸片中固定节距(pitch)pt上的一组拉长的发送衬垫1010。除它们放置在与发送衬垫1010稍不同的节距pr上之外，接收半导体裸片具有相似的一组衬垫1012。应当指出，如果发送和接收杆节距(bar pitch)相同，则接收半导体裸片将观察到相同的所发送的交流模式。但是，节距之差导致交流模式的中断，并且这个中断点的位置指示两个半导体裸片之间沿一个方向的平面内未对准。正交放置的类似的衬垫集合可以确定沿另一个方向的平面内未对准。应当指出，分辨率可以等于杆节距之差(Δp＝pr-pt)的两倍。此外，因为杆可以光刻定义，所以这个差值可以利用亚微米准确度控制。

在有些实施例中，通过改变输入信号的时间频率，利用空间变化的电荷分布的平面以构造具有不同空间频率的游标结构，从而实现对准技术。这种方法可以允许单个结构既测量垂直间距210(图2)又测量平面内未对准。

现在描述该方法的实施例。图11给出了说明用于确定一个半导体裸片和另一个半导体裸片之间空间对准的方法1100的流程图。在这个方法期间，驱动器在空间对准换能器中的至少一个方向建立空间变化的电荷分布(操作1110)，其中空间对准换能器靠近半导体裸片的表面。然后，靠近另一半导体裸片的表面的空间对准传感器检测与所述空间变化的电荷分布相关联的电场(或者相关联的电势)(操作1112)。以这种方式，可以确定该半导体裸片与另一半导体裸片之间的空间对准。

在方法1100的有些实施例中，可以有附加的或者更少操作。而且，操作的次序可以改变，和/或两个或更多个操作可以组合成单个操作。

系统200可以包括设备或系统，诸如：VLSI电路、交换机、集线器、桥接器、路由器、通信系统、存储区域网络、数据中心、网络(诸如局域网)，和/或计算机系统(诸如多核处理器计算机系统)。此外，计算机系统可以包括但不限于：服务器(诸如多插槽、多机架服务器)、膝上型计算机、通信设备或系统、个人计算机、工作站、大型计算机、刀片(blade)、企业计算机、数据中心、便携式计算设备、超级计算机、网络附连存储(NAS)系统、存储区域网络(SAN)系统，和/或另一电子计算设备。应当指出，给定的计算机系统可以在一个位置或者可以在多个地理上散布的位置分布。

半导体裸片110-1(图1)、系统200(图2)、空间对准换能器700(图7)、空间对准换能器800(图8)以及游标结构1000(图10)可以包括更少的部件或者附加的部件。例如，空间对准换能器700(图7)中的电线(诸如电线710)可以在两个正交方向中的两个组中定义，并且这些电线可以利用公共的时间频率但不同的相位驱动，以便在两个方向中(与图1中只沿着方向118相反)建立空间变化的电荷分布。

而且，虽然这些设备和系统说明为具有多个离散的项，但是这些实施例要作为除本文所述实施例的结构示意图之外可以存在的各种特征的功能描述。因此，在这些实施例中，两个或更多个部件可以组合到单个部件中和/或一个或多个部件的位置可以改变。此外，前面实施例中的功能性可以更多地在硬件中并且更少地在软件中、。或者更少地在硬件中并且更多地在软件中实现，如本领域中已知的。

虽然前面的实施例在芯片包装中使用半导体裸片(诸如硅)，但是在其它实施例中，与半导体不同的材料可以用作这些芯片中一个或多个当中的衬底材料。但是，在其中使用硅的实施例中，半导体裸片可以利用标准硅处理来制造。这些半导体裸片可以提供支持逻辑和/或存储器功能的硅区域。

此外，虽然前面的实施例说明了系统200(图2)的特定配置，但是多种技术和配置可以用于实现部件的机械对准。例如，半导体裸片110(图2)可以利用球坑对准技术(以及，更一般地说，阳性特征在阴性特征中对准技术)相对于彼此来定位。特别地，球可以位于蚀刻坑中，以便机械耦合并相对对准系统200(图2)中的半导体裸片110。在其它实施例中，可以使用各种阳性特征，诸如半球型的凸点。因而，一般来说，机械锁定系统200(图2)中部件上的阳性和阴性表面特征的组合可以用于对准和/或组装系统200(图2)。

应当指出，当面临更低的半导体裸片产出或者包装和组装之前大量测试的高花费时，允许有些返工(rework)的包装技术更加成本有效。因此，在其中半导体裸片110(图2)之间的机械、光和/或电耦合可重新配对时，系统200(图2)的产出可以通过允许返工(诸如在组装、测试或老化(burn-in)过程中替换识别出的坏芯片)而增加。就此而言，可重新配对的机械、光和/或电耦合应当理解是在不需要返工或加热(诸如利用焊接)的情况下可以重复(即，两次或更多次)建立和中断的机械、光或电耦合。在有些实施例中，可重新配对的机械、光和/或电耦合涉及设计成彼此耦合的公和母部件(诸如咬合到一起的部件)。

以上所述是要使本领域任何技术人员都能够获得(make)并使用本公开内容，并且该描述是在特定应用及其需求的背景下提供的。而且，以上对本公开内容实施例的描述的给出仅仅是为了说明和描述。它们不是详尽的或者要把本公开内容限定到所公开的形式。因此，在不背离本公开内容主旨与范围的情况下，许多修改和变化将对本领域技术人员显而易见，并且本文所定义的通用原理可以应用到其它实施例和应用。此外，前面实施例的讨论不是要限定所给出的公开内容。因而，本公开内容不是要限定到所示出的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特征一致的最广范围。

Claims (20)

1.一种半导体裸片，包括：

驱动器；及

电耦合到驱动器的空间对准换能器，其中该空间对准换能器靠近半导体裸片的表面，并且其中驱动器配置为在空间对准换能器中的至少一个方向建立空间变化的电荷分布，由此方便该半导体裸片的表面与另一个半导体裸片的表面之间垂直间距的确定。

2.如权利要求1所述的半导体裸片，其中驱动器配置为在空间对准换能器中的两个方向建立空间变化的电荷分布。

3.如权利要求1所述的半导体裸片，其中空间对准换能器包括信号线阵列；并且

其中驱动器配置为向该信号线阵列提供具有公共时间频率和不同相位的电信号，由此建立空间变化的电荷分布。

4.如权利要求1所述的半导体裸片，其中半导体裸片还包括靠近该半导体裸片的表面的空间对准传感器，该空间对准传感器配置为检测与另一个空间变化的电荷分布相关联的电场，其中该另一个空间变化的电荷分布是由靠近另一个半导体裸片的表面的另一个空间对准换能器建立的，由此方便该半导体裸片和另一半导体裸片之间垂直间距的确定。

5.如权利要求4所述的半导体裸片，其中空间对准传感器包括信号线阵列。

6.如权利要求1所述的半导体裸片，其中驱动器配置为在一时间间隔期间提供电信号的时间序列；

其中该序列中的每个电信号都具有持续时间；并且

其中该序列中的给定的电信号具有不同于与其它电信号相关联的时间频率的时间频率。

7.如权利要求6所述的半导体裸片，其中驱动器配置为在该时间间隔期间顺序地增加时间频率。

8.如权利要求7所述的半导体裸片，其中驱动器配置为在该时间间隔期间利用离散的频率增量顺序增加时间频率。

9.一种系统，包括：

第一半导体裸片，其中该第一半导体裸片包括：

驱动器；及

电耦合到驱动器的空间对准换能器，其中该空间对准换能器靠近第一半导体裸片的表面，并且其中驱动器配置为在空间对准换能器中的至少一个方向建立空间变化的电荷分布；及

第二半导体裸片，其中该第二半导体裸片包括靠近该第二半导体裸片的表面的空间对准传感器，其中该空间对准传感器配置为检测与空间变化的电荷分布相关联的电场，由此方便第一半导体裸片的表面和第二半导体裸片的表面之间垂直间距的确定。

10.如权利要求9所述的系统，其中驱动器配置为在空间对准换能器中的两个方向建立空间变化的电荷分布。

11.如权利要求9所述的系统，其中空间对准换能器包括信号线阵列；及

其中驱动器配置为向该信号线阵列提供具有公共时间频率和不同相位的电信号，由此建立空间变化的电荷分布。

12.如权利要求9所述的系统，其中空间对准传感器包括信号线阵列。

13.如权利要求9所述的系统，其中驱动器配置为在一时间间隔期间提供电信号的时间序列；

其中该序列中的每个电信号都具有持续时间；并且

其中该序列中的给定的电信号具有不同于与其它电信号相关联的时间频率的时间频率。

14.如权利要求13所述的系统，其中驱动器配置为在该时间间隔期间顺序地增加时间频率。

15.如权利要求14所述的系统，其中驱动器配置为在该时间间隔期间利用离散的频率增量顺序增加时间频率。

16.一种用于确定第一半导体裸片的表面和第二半导体裸片的表面之间的垂直间距的方法，包括：

在空间对准换能器中的至少一个方向建立空间变化的电荷分布，其中空间对准换能器靠近第一半导体裸片的表面；及

利用靠近另一个半导体裸片的表面的空间对准传感器检测与空间变化的电荷分布相关联的电场，由此方便第一半导体裸片的表面和第二半导体裸片的表面之间垂直间距的确定。

17.如权利要求16所述的方法，其中空间变化的电荷分布是在空间对准换能器中的两个方向建立的。

18.如权利要求16所述的方法，其中空间对准换能器包括信号线阵列；并且

其中建立空间变化的电荷分布涉及向该信号线阵列提供具有公共时间频率和不同相位的电信号。

19.如权利要求16所述的方法，其中空间对准换能器包括信号线阵列；并且

其中建立空间变化的电荷分布涉及在一时间间隔期间提供电信号的时间序列；

其中该序列中的每个电信号都具有持续时间；并且

其中该序列中的给定的电信号具有不同于与其它电信号相关联的时间频率的时间频率。

20.如权利要求19所述的方法，其中时间频率在该时间间隔期间顺序增加。