TWI476871B - 用於鄰近通訊的對準特徵 - Google Patents

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Description

用於鄰近通訊的對準特徵
本發明係關於用於對準半導體晶粒之技術。更明確地說，本發明係關於藉由相鄰半導體晶粒上的對準鄰近連接器之有利於鄰近通訊的方法及設備。
目前在半導體技術上的進步使將包含數千萬電晶體之大尺寸系統整合入單一半導體晶粒或晶片變得可能。將此種大尺寸系統整合入單一半導體晶片增加此種系統能作業的速度，因為在系統組件間的訊號不必跨越晶片範圍，且不會受到冗長的晶片至晶片傳播延遲。再者，將此種大尺寸系統整合入單一半導體晶片相當程度地減少製造成本，因為需要較少的半導體晶片以執行給定的計算工作。
不幸地，此等在半導體技術上的進步尚未藉由在晶片間通訊技術上的對應進步而達成。半導體晶片典型地係整合在包含用於晶片間通訊之許多訊號線層的印刷電路板上。然而，半導體晶片上的訊號線係以較印刷電路板上的訊號線約100倍以上的密度裝配。所以，半導體晶片上僅有極小一部分的訊號線能跨越該印刷電路板佈線至其他晶片。此問題已產生隨著半導體整合密度之持續增加而持續成長的瓶頸。
研究員已開始調查用於半導體晶片間通訊之替代技術。一個有希望的技術包括將電容式發射器及接收器陣列整合在半導體晶片上，以利於晶片間通訊。若第一晶片位於與第二晶片面對面的位置，使得該第一晶片上的發射器焊墊電容耦合該第二晶片上的接收器焊墊，該第一晶片能直接傳輸訊號至該第二晶片，無需經由印刷電路板中的中介訊號線發送該等訊號。
電容耦合在該等發射器焊墊及該等接收器焊墊(二者通常稱為鄰近連接器)間需要同時在該等焊墊界定之平面上及垂直於該平面的方向上的精確對準。在該等發射器焊墊及該等接收器焊墊間的錯位可能導致各接收器焊墊跨越二發射器焊墊，因此破壞已接收訊號。理論上，為使通訊變為可能，必需對準晶片使得錯位少於該等焊墊間之間距的一半。實際上，該等對準需求可能更嚴厲。此外，減少錯位能改善晶片間的通訊效能並減少電力消耗。
不幸地，適當地對準晶片係非常有挑戰性的。既存方法包含有利於焊墊位置之自對準及自調整的機械載置結構。圖1描繪一此種方法，在該方法中使用負特徵，諸如蝕刻孔112、及微球體114，以對準在多晶片模組(MCM)中的半導體晶粒110(並從而對準鄰近連接器)。此等蝕刻孔能於在半導體晶粒110上製造電路之前、之間、或之後，使用減少製程(亦即，移除材料之光微影製程)光微影地界定。此使與電路及該等鄰近連接器有關的蝕刻孔112能精確地位於半導體晶粒110上。因此，蝕刻孔112及電路間的該光微影對準在頂及底半導體晶粒110上的電路間建立精確對準。
需注意在X、Y、及Z方向上的對準及半導體晶粒110間的角對準僅取決於蝕刻孔112及微球體114的相對尺寸、及半導體晶粒110上的蝕刻孔112的方向及位置。明確地說，半導體晶粒110上之電路間的側向對準係以「榫合」方式達成，提供合適尺寸之微球體114以裝入蝕刻孔112。明顯地，過大的微球體114不能裝入蝕刻孔112，而過小的微球體114不能適當地對準頂及底半導體晶粒110。然而，若微球體114正確地位於蝕刻孔112的凹陷中(例如，彼等之赤道精確地位於或高於半導體晶粒110-1的表面並精確地位於或低於半導體晶粒110-2的表面)，則頂及低半導體晶粒110上的電路係準確對準的。相似地，在Z方向上的對準係蝕刻孔112之光微影特徵尺寸、蝕刻孔112的蝕刻深度、及微球體114之直徑的函數。
雖然此方法有用並可應用在包含二個或多個半導體晶粒110之MCMs的封裝及組裝上，其仍遭受將微球體114置入蝕刻孔112不係能由晶圓代工廠輕易執行之平行、晶圓規模製程的限制。取而代之的係微球體114通常係在製造後置入個別的半導體晶粒110中。所以，此方法可能增加MCMs之組裝製程的複雜度及成本。
因此，需要不含上列問題之有利於對準鄰近連接器的方法及設備。
本發明之一實施例提供包含鄰近該半導體晶粒的第一表面之鄰近連接器的半導體晶粒。該半導體晶粒組態成藉由一個或多個該等鄰近連接器經由鄰近通訊與其他半導體晶粒通訊訊號。此外，該半導體晶粒包含耦合至該半導體晶粒之第二表面的正特徵，其有利於該半導體晶粒與該其他半導體晶粒之機械對準。需注意圍繞該正特徵之第一區域界定第一平面，且該正特徵凸起於該第一平面上方。
在部分實施例中，該正特徵係使用將材料加至該第二表面之添加半導體製程所建造。然而在部分實施例中，該正特徵係使用從該第二表面減少材料之減少半導體製程所建造。
在部分實施例中，該正特徵的形狀係使用微影製程決定。
在部分實施例中，該半導體晶粒另外包含耦合至該半導體晶粒之第三表面的負特徵。需注意圍繞該負特徵之第二區域界定第二平面，且該負特徵凹陷於該第二平面下方。
在部分實施例中，該負特徵包含溝槽。該溝槽包含材料以當該半導體晶粒耦合至該其他半導體晶粒時，有利於減輕機械應力。
在部分實施例中，該負特徵包含凹陷。例如，該凹陷的至少一部分具有角錐形。此外在部分實施例中，該負特徵包含狹縫。
在部分實施例中，該正特徵有利於耦合電力至該半導體晶粒上的電路。此外在部分實施例中，該正特徵有利於耦合電訊號或光學訊號至在該半導體晶粒。
在部分實施例中，該正特徵包含指示該半導體晶粒相對於該其他半導體晶粒之方向的鍵結構。此外在部分實施例中，該鍵結構決定該半導體晶粒經組態以耦合之該其他半導體晶粒。
在部分實施例中，該正特徵包含隆起。該隆起包含材料以當該半導體晶粒耦合至該其他半導體晶粒時，有利於減輕機械應力。
在部分實施例中，該正特徵包含凸起。例如，該凸起的至少一部分可能具有：角錐形、高帽形、或半球形。
本發明之另一實施例提供包含第一半導體晶粒及第二半導體晶粒之電腦系統。此等半導體晶粒組態成使用鄰近連接器組通訊訊號，該等鄰近連接器係藉由將該第一半導體晶粒上的正特徵耦合該第二半導體晶粒上的負特徵而對準。
本發明之另一實施例提供用於減低在二半導體晶粒間的錯位之方法。在此方式中，係相對於第二半導體晶粒以定位第一半導體晶粒。需注意該第一半導體晶粒及該第二半導體晶粒係組態成藉由鄰近連接器組經由鄰近通訊以通訊訊號。然後，與該第一半導體晶粒之第一表面耦合的正特徵耦合至與該第二半導體晶粒之第二表面耦合的負特徵。需注意此耦合有利該等鄰近連接器組的對準。
呈現以下描述以使熟悉本發明之任何人士能獲得及使用本發明，並以特定應用及其需求的方式在上下文中提供。對該等已揭示實施例的不同修改對熟悉本發明之人士會係顯而易見的，且本文所界定之一般原理可能無需離開本發明的精神或範圍，而施用在其他實施例及應用上。從而，本發明並不傾向於受所顯示之實施例所限制，但待給予與本文所揭示之該等原理及特徵一致之最廣泛範圍。
將描述方法、半導體晶粒、MEM、及包含該MCM之系統的實施例。需注意該MCM，有時將其稱為巨集晶片，包含晶片模組(CMs)之陣列或單晶片模組(SCMs)，且給定之SCM包含至少一個半導體晶粒。此外，該半導體晶粒使用電(電容耦合)訊號之鄰近通訊及/或光學訊號之鄰近通訊(彼等有時分別稱為電鄰近通訊或光鄰近通訊)與其他半導體晶粒、SCMs、及/或該MCM中的裝置通訊。此鄰近通訊係經由位於或鄰近於該半導體晶粒之表面的鄰近焊墊或連接器而發生。
藉由在一個或多個該等半導體晶粒表面上的特徵，有利於鄰近連接器對附近或相鄰之半導體晶粒或組件的對準。明確地說，給定的半導體晶粒可能包含使用添加(亦即，材料沈積)及/或減少(亦即，材料移除)製程光微影地界定之正特徵(其凸起或延伸於周遭區域的上方)。此等正特徵可能包含：半球、塊或高帽形、隆起、角錐、及/或截角錐。在部分實施例中，在第一半導體晶粒上的正特徵配對於或耦合至在第二半導體晶粒上的負特徵(其置於相對低於或凹陷於周遭區域的位置)。此外在部分實施例中，正及/或負特徵(諸如蝕刻孔或槽)係與微球體或球結合使用。例如，可能使用該等微球體以耦合電力或光學訊號至該等半導體晶粒，並在該等半導體晶粒間提供所需之對準。需注意此對準鄰近連接器之方法能在晶圓規模製程中實現，因此有利於較簡單及較低成本之MCMs組裝。
該半導體晶粒之實施例可能在不同應用中使用，包含：電話學、儲存區域網路、資料中心、網路(諸如區域網路)、及/或電腦系統(電漿多處理器電腦系統)。例如，該半導體晶粒可能包含在耦合至多處理器刀鋒之底板中的交換器中，或在耦合至不同類型組件的交換器(諸如處理器、記憶體，I/O裝置、及/或周邊裝置)中。
現在將描述半導體晶粒及MCM之實施例。圖2呈現描繪包含鄰近連接器212(其可能係電容、光學、電感、及/或以導電為基之連接器)的裝置200之實施例的方塊圖。裝置200可能包含至少一個半導體晶粒210，其中半導體晶粒210可能包含對應於沈積在半導體基材上之層的積體電路電子裝置。需注意半導體晶粒210可能封裝在SCM及/或MCM中，其中該MCM可能包含二個或多個SCMs。在封裝在，例如，該SCM或該MCM中後，半導體晶粒210有時稱為「晶片」。
在一個實施例中，鄰近連接器212可能位於或鄰近於半導體晶粒210、該SCM、及/或該MCM的至少一表面。在其他實施例中，半導體晶粒210、該SCM、及/或該MCM可能耦合至鄰近連接器212。在模範實施例中，鄰近連接器212實質位於或接近於半導體晶粒210的一個或多個角落(鄰近連接器212-1及212-2)及/或邊緣(鄰近連接器212-3)。在其他實施例中，鄰近連接器212可能位於一個或多個隨意位置，該等隨意位置位於或鄰近於半導體晶粒210的表面。
如同對鄰近連接器212-1的描繪，在該表面之第一方向(X)216上的相鄰連接器或焊墊間有第一間距214-1且在該表面之第二方向(Y)218上的相鄰連接器或焊墊間有第二間距214-2。在部分量施例中，第一間距214-1及第二間距214-2幾乎相等。
圖3呈現描繪包含使用電容耦合鄰近通訊(其如圖解所示般的使用)以通訊之半導體晶粒210的MCM300之實施例的方塊圖。半導體晶粒210可能包含至少位於或鄰近於半導體晶粒210之表面308的鄰近連接器212。例如，鄰近連接器212可能位於保護層的下方，使得彼等位於表面308以下。此外，鄰近連接器212的子組可能耦合至發射電路310(諸如發射裝置)及接收電路312(諸如接收器)。發射電路310之一者、相鄰半導體晶粒210上之鄰近連接器212的至少一子組、及接收電路312之一者可能組成通訊通道。例如，該通訊通道可能包含發射電路310-1、部分鄰近連接器212、及接收電路312-1。需注意發射電路310及接收電路312可能使用電壓模式訊號方式(亦即，電壓模式驅動器及接收器)。此外，半導體晶粒210也可能包含佈線及電子裝置(未圖示)以中繼該等資料訊號至半導體晶粒210上的電子裝置，諸如邏輯、記憶體(例如，封包緩衝記憶體)、I/O埠、解多工器、多工器、及交換元件。
為使用鄰近通訊以通訊資料訊號，在相鄰半導體晶粒210上的發射及接收鄰近連接器212可能僅具有，起碼，有限的錯位，亦即，質實精確的對準。為密集地裝配鄰近連接器，亦即，鄰近連接器212在相鄰焊墊間具有小間隔或間距214(圖2)，相鄰半導體晶粒210上的二個或多個鄰近連接器212間的對準可能係在包含至少部分鄰近連接器212的第一平面中的第一方向(X)216(圖2)上的數微米範圍內及/或第二方向(Y)218(圖2)上的數微米範圍內，且/或在幾乎垂直該第一平面的第三方向(Z)上的數微米範圍內。需注意MCM300描繪在第三方向(Z)上的錯位314。
在部分實施例中，鄰近連接器212可能在六個自由度上對準，包含：第一方向(X)216(圖2)；第二方向(Y)218(圖2)；第三方向(Z)；由第一方向(X)216(圖2)及第二方向(Y)218(圖2)所界定之在第一平面中的角度；由第一方向(X)216(圖2)及第三方向(Z)所界定之在第二平面中的角度；由第二方向(Y)218(圖2)及第三方向(Z)所界定之在第三平面中的角度。需注意X216、Y218、及Z係普通的3度空間正交軸。亦需注意若相鄰半導體晶粒210之任一表面，例如表面308-1，係非平面(例如，由於四極扭曲)，可能導入其他對準問題。
在部分實施例中，容許第一方向(X)216(圖2)、第二方向(Y)218(圖2)、及/或第三方向上的錯位少於相鄰焊墊212間的間距214(圖2)的一半。例如，在第一方向(X)216(圖2)及/或第二方向(Y)218(圖2)上的錯位可能少於25μm，且在第三方向(Z)上的錯位314可能少於5μm。在部分實施例中，錯位314係介於1至10μm間。
諸如在相鄰半導體晶粒210上及/或在組件(諸如橋接晶片)中耦合二個或多個半導體晶粒210之鄰近連接器212的相對位置之自對準及/或自調整解決方法，可能減少且/或消除在第三方向(Z)上的錯位314。例如，可能使用具有彈性順應性或諸如彈簧之結構。在其他實施例中，可能使用反饋控制迴路以減少且/或消除在第三方向(Z)上的錯位314。此外，如下文另行描述的，可能藉由耦合位於或鄰近於表面308之對準特徵316以有利於半導體晶粒210(且因此，至少部分鄰近連接器212)的對準。
減少或消除錯位314，可能依次導致相鄰半導體晶粒210上的一個或多個鄰近連接器212至少部分重疊並增加電容耦合資料訊號之幅度。此外，當該解決方法與諸如電子操縱之技術合併使用時(其中資料訊號係基於第一平面中的對準而發送至給定之鄰近連接器212)，可能減少在第一平面(亦即，至少包含部分鄰近連接器212的該平面)上的錯位。所以，該等解決方法可能有利於半導體晶粒210、SCMs、及/或MCMs間的鄰近通訊。該解決方法也可能減少且/或消除半導體晶粒210、SCMs、及/或MCMs對嚴密容差、精確製造、及/或精確組裝的需求。
在上下文所描述的實施例中，相鄰半導體晶粒210上的鄰近連接器212使用供晶片間通訊用之電容耦合。在其他實施例中，不同連接器可能重疊於相鄰半導體晶粒210上。例如，本發明之一實施例使用光學鄰近連接器，資料訊號在該等鄰近連接器中係在相鄰半導體晶粒210上的端點間光學通訊。其他實施例使用磁鄰近連接器，資料訊號在該等鄰近連接器中係在緊密相鄰之半導體晶粒210上的端點，或導電連接器(例如焊球陣列)間磁通訊。
在部分實施例中，半導體晶粒210包含在MCM中的半導體晶粒陣列中。例如，如圖3所描繪，在此種陣列中的半導體晶粒210可能以面對面方式定位，使得在半導體晶粒210之角落(且更常在側邊)上的鄰近連接器212重疊，並使用，例如，電容耦合鄰近通訊以耦合相鄰半導體晶粒間的訊號。在其他實施例中，半導體晶粒210係朝上(或朝下)的，且相鄰半導體晶粒間的訊號係經由朝下(或朝上)之橋接組件而電容耦合。
雖然將裝置200(圖2)及MCM300描繪成在給定組態中具有大量組件，在其他實施例中，裝置200(圖2)及/或MCM300可能包含更少的組件或其他組件、可能將二個或多個組件組合成單一組件、且/或可能改變一個或多個組件的位置。此外，MCM300的功能可能以硬體及/或軟體方式實現。
現在將描述對準特徵，諸如對準特徵316，的實施例。通常，可能使用種類繁多之特徵，包含正特徵及負特徵。此等特徵可能以種類繁多之材料製造，包含半導體、金屬、玻璃、藍寶石、及/或二氧化矽。在以下的描述中，使用矽作為說明範例。此外，該等特徵可能使用添加及/或減少製程製造，包含濺鍍、等向蝕刻、及/或非等向蝕刻。在部分實施例中，特徵係使用光微影及/或直接寫入技術界定。
圖4A-4D提供說明在半導體晶粒410上製造之正特徵的實施例400、430、450、及470，包含：半球412、隆起、高帽形或塊440、角錐460、及/或截角錐480。此等特徵可能配對於或耦合於對應之有利於「榫接」組合的負特徵，因此提供並保持精確對準。需注意此等負特徵可能包含：狹縫、溝槽、蝕刻孔、角錐、及/或截角錐。
整合半球412藉由增補或取代微球體或球的使用(如圖1中所描繪的)提供達成MCM之晶圓規模組合的直接方法。此等半球可能使用標準光阻界定在半導體晶粒410-1上。然後，可能退火該光阻以回填該材料並容許表面張力將該光阻拉成半球形。其次，可能將該已形成之半透鏡硬烤為硬玻璃半球412，該半球已備妥以待與在MCM中的對向晶片或半導體晶粒上的蝕刻孔(且通常係負特徵)配對。或者，可能光微影地將金屬塊(諸如圖4B中的塊440)樣式化。可能回填或容許冷卻此等塊。在冷卻操作中，表面張力可能導致半球形金屬塊形成。
如先前所提及，也可能使用減少製程製造正特徵，例如，藉由選擇性蝕刻矽基材。因此，界定可能保護該基材部位免於蝕刻的遮罩區域，而非界定蝕刻孔形成於其中的遮罩開口。在此例中，蝕刻圍繞該遮罩區域之該區域。需注意該蝕刻可能係自限或自終結的，例如沿<111>晶向之非等向微影以產生角錐460(圖4C)。然而在部分實施例中，蝕刻停止係使用，例如，CMOS技術所界定。
在部分實施例中，可能使用等向蝕刻以產生凸形或塊440(圖4B)或產生截角錐480(在截角錐中，側面係沿著<111>晶向，且頂部係，例如，沿著<100>晶向)。或者，可能藉由在結束前停止非等向蝕刻(諸如當已達到預期蝕刻深度時)以製造截角錐480。
雖然將實施例400(圖4A)、430(圖4B)、450(圖4C)、及470(及下文所描述的實施例)描繪成具有給定組態之具有有限數量的正特微，其他實施例可能包含更少的組件或其他組件、可能將二個或多個組件組合成單一組件、且/或可能改變一個或多個組件的位置。例如，可能在一個或多個方向上製造該等正特徵。因此在部分實施例中，正特徵，諸如半球412(圖4A)具有六角緊密封裝組態。此外，可能將種類繁多的材料用在正及/或負特徵上。且在部分實施例中，給定的半導體晶粒包含正及負特徵二者，因此打破對稱性且保證晶片僅能以一實際配置或方向(需注意參考圖7之於下文中描述的其他方法，係使用鍵形特徵)組合。
圖5A及5B提供描繪半導體晶粒510之實施例的側視500及頂視530之方塊圖。此實施例說明正及負特徵的組合。明確地說，負特徵512(由蝕刻深度514界定)可能與正特徵516組合。此組態可能藉由蝕刻負特徵512且然後沈積正特徵516而製造。或者，藉由將光阻沈積在正特徵516的中央區域，能在蝕刻操作期間同時界定二特徵。需注意在此例中，正特徵516的高度可能延伸至半導體晶粒510的表面，亦即，正特徵516的高度會等於蝕刻深度514。此共平面配置能提昇在MCM中的半導體晶粒的對準，例如，藉由減少錯位314(圖3)。或者，能使用額外的蝕刻操作以使正特徵516的頂部相對凹陷於半導體晶粒510的表面。
圖6A及6B提供描繪半導體晶粒610之實施例的側視600及頂視630之方塊圖。此實施例也說明正特徵612(由相對於半導體晶粒610之表面的高度614所界定)及負特徵616的組合。此等特徵組態成與圖5A及5B中所描繪的特徵配對，以利於此等半導體晶粒的對準。
在部分實施例中，使用正及/或負特徵的形狀以決定半導體晶粒的方向，或限制在MCM中能與給定之半導體晶粒配對的可能半導體晶粒(因此有利於MCM的自組合)。此於圖7中描繪，其提供包含鍵形特徵712的半導體晶粒710之實施例700的方塊圖。
在部分實施例中，該等半導體晶粒上的配對特徵之一者或二者包含在耦合之半導體晶粒間提供應力減輕(例如，由相對移動或溫度差導致之應力)之材料，諸如軟金屬。此顯示於圖8A及8B中，彼等提供半導體晶粒810之實施例800及830的方塊圖。明確地說，正特徵812及/或對應之負特徵840可能包含一層或多層，諸如層814。
需注意使用金屬層也可能容許MCM中的微球體將電力耦合至一個或多個半導體晶粒。在此等實施例中，該等微球體係以金屬製成或具有金屬(導電)塗佈。可能或可能不使用此等微球體以對準該等半導體晶粒。例如在部分實施例中，使用正及負特徵以利於對準，並使用微球體以耦合電力或其他訊號(諸如光學訊號)至該等半導體晶粒。因此，微球體可能包含，諸如藍寶石、玻璃、二氧化矽、及/或導電材料(例如，金屬)之材料。
然而在部分實施例中，微球體係與正及/或負特徵合併使用以對準半導體晶粒。此於圖9中描繪，其提供描繪MCM900的實施例之頂視的方塊圖。此MCM包含具有正交溝槽910之半導體晶粒。微球體912保持邊界條件並將該等半導體晶粒的相對移動強迫在X及/或Y方向上。在部分實施例中，軟金屬層、或固態及/或液態潤滑劑係包含在一個或多個溝槽910中及/或在微球體912上。需注意在部分實施例中，可能界定特徵，諸如溝槽910，以有利於對準，但也容許與熱膨脹相關連之移動。例如，一溝槽可能係1μm寬，而其他溝槽可能係1.5μm寬。
現在將描述用於減少二半導體晶粒間的錯位之方法的實施例。圖10呈現描繪用於減少二半導體晶粒間之錯位的程序1000之實施例的流程圖。在此程序中，係相對於第二半導體晶粒而定位第一半導體晶粒(1010)。需注意該第一半導體晶粒及該第二半導體晶粒組態成藉由鄰近該第一半導體晶粒之第一表面的第一組鄰近連接器及鄰近該第二半導體晶粒之第二表面的第二組鄰近連接器經由鄰近通訊以通訊訊號。
然後，與該第一半導體晶粒之第三表面耦合的正特徵耦合至與該第二半導體晶粒之第四表面耦合的負特徵(1012)。需注意此耦合有利於第一組鄰近連接器與第二組鄰近連接器的對準。此外，圍繞該正特徵之第一區域界定第一平面且圍繞該負特徵之第二區域界定第二平面，且該正特徵凸起於該第一平面上方且該負特徵凹陷於該第二平面下方。
在程序1000的部分實施例中，可能有額外的或較少的操作，該等操作的順序可能改變，且可能將二個或多個操作組合成單一操作。
需注意本發明可能包含具有一個或多個MCMs的系統，該等MCMs包含使用電容耦合及/或光學耦合之鄰近連接器以通訊訊號之組件(諸如一個或多個半導體晶粒)。例如，圖11呈現描繪電腦系統1100之實施例的方塊圖，該電腦系統包含一個或多個處理器1110、通訊介面1112、使用者介面1114、及將此等組件相互耦合之一個或多個訊號線1122。需注意一個或多個處理器單元1110可能支援平行處理及/或多緒操作、通訊介面1112可能具有持續通訊連接、且一個或多個訊號線1122可能構成通訊匯流排。此外，使用者介面1114可能包含：顯示器1116、鍵盤1118、及/或指標，諸如滑鼠1120。
電腦系統1100可能包含記憶體1124，其可能包含高速隨機存取記憶體及/或非揮發性記憶體。更明確地說，記憶體1124可能包含：ROM、RAM、EPROM、EEPROM、FLASH、一個或多個智慧卡、一個或多個磁碟儲存裝置、及/或一個或多個光學儲存裝置。記憶體1124可能儲存作業系統1126，諸如SOLARIS、LINUX、UNIX、OS X、或WINDOWS，其包含用於管理用於執行硬體相依工作之不同基本系統服務的程序(或指令組)。記憶體1124也可能儲存在通訊模組1128中的程序(或指令組)。可能使用該通訊程序以與一個或多個電腦及/或伺服器通訊，包含在電腦系統1100遠端之電腦及/或伺服器。
記憶體1124也可能包含一個或多個程式模組(或指令組)1130。在記憶體1124中的程式模組1130中的指令可能以高階程序語言、物件導向程式語言、及/或組合或機械語言實現。可能編譯或解譯該程式語言，亦即，其可組態成或將其組態成由一個或多個處理器單元1110所執行。
電腦系統1100可能包含一個或多個巨集晶片1108(例如一個或多個MCMs)，該等巨集晶片包含使用在先前實施例中所述之正及/或負特徵以對準的半導體晶粒。
電腦系統1100可能包含較少組件或額外組件、二個或多個組件可能組合成單一組件、且/或可能改變一個或多個組件的位置。在部分實施例中，如本技術中為人所熟知的，電腦系統1100的功能性可能多數以硬體且少數以軟體實現，或少數以硬體且多數以軟體實現。
雖然將電腦系統1100描繪成具有大量離散項目，圖11傾向於係可能存在於電腦系統1100中的不同特徵之功能描述，而非本文所描述之實施例的結構簡圖。實際上，且如熟悉本發明之人士所認知的，電腦系統1100的功能可能散佈在大數量之伺服器或電腦上，以不同的伺服器或電腦群組執行特定之子功能組。在部分實施例中，電腦系統1100的部分或全部功能性可能在一個或多個特定應用積體電路(ASICs)及/或一個或多個數位訊號處理器(DSPs)上實現。
本發明實施例在前文中之描述僅係為說明及描述的目的而呈現。彼等不傾向於係徹底詳盡的或係將本發明限制為所揭示的形式。因此，許多修改及變化對熟悉本發明之實踐者會係明顯的。另外，並不傾向於以上文中的揭示限制本發明。本發明的範圍係由隨附之申請專利範圍所界定。
110、110-1、110-2、210、410-1、510、610、710、810．．．半導體晶粒
112．．．蝕刻孔
114、912．．．微球體
200．．．裝置
212、212-1、212-2、212-3．．．鄰近連接器
214-1．．．第一間距
214-2．．．第二間距
216．．．第一方向(X)
218．．．第二方向(Y)
300、900．．．MCM
308、308-1．．．表面
310、310-1．．．發射電路
312、312-1．．．接收電路
314．．．錯位
316．．．對準特徵
400、430、450、470、700、800、830．．．實施例
412．．．半球
440．．．塊
460．．．角錐
480．．．截角錐
500、600．．．側視
512、616、840．．．負特徵
514．．．蝕刻深度
516、612、812．．．正特徵
530、630．．．頂視
614．．．高度
712．．．鍵形特徵
814．．．層
910．．．正交溝槽
1000．．．程序
1100．．．電腦系統
1108．．．巨集晶片
1110．．．處理器
1112．．．通訊介面
1114．．．使用者介面
1116．．．顯示器
1118．．．鍵盤
1120．．．滑鼠
1122．．．訊號線
1124．．．記憶體
1126．．．作業系統
1128．．．通訊模組
1130．．．程式模組
圖1係描繪既存之多晶片模組(MCM)的方塊圖。
圖2係描繪包含根據本發明實施例的鄰近連接器之裝置的方塊圖。
圖3係描繪包含半導體晶粒之MCM的方塊圖，該等半導體晶粒使用根據本發明實施例的鄰近通訊以通訊。
圖4A係描繪根據本發明實施例之半導體晶粒的方塊圖。
圖4B係描繪根據本發明實施例之半導體晶粒的方塊圖。
圖4C係描繪根據本發明實施例之半導體晶粒的方塊圖。
圖4D係描繪根據本發明實施例之半導體晶粒的方塊圖。
圖5A係描繪根據本發明實施例之半導體晶粒的方塊圖。
圖5B係描繪根據本發明實施例之半導體晶粒的方塊圖。
圖6A係描繪根據本發明實施例之半導體晶粒的方塊圖。
圖6B係描繪根據本發明實施例之半導體晶粒的方塊圖。
圖7係描繪根據本發明實施例之半導體晶粒的方塊圖。
圖8A係描繪根據本發明實施例之半導體晶粒的方塊圖。
圖8B係描繪根據本發明實施例之半導體晶粒的方塊圖。
圖9係描繪根據本發明實施例之MCM的方塊圖。
圖10係描繪根據本發明實施例之用於減少二半導體晶粒間的錯位之程序的流程圖。
圖11係描繪根據本發明實施例之電腦系統的方塊圖。
需注意在該等圖式中，相似的參考數字指示對應的零件。
210-2、210-3．．．半導體晶粒
212-4、212-5．．．鄰近連接器
300．．．MCM
308-1、308-2．．．表面
310-1、310-2．．．發射電路
312-1、312-2．．．接收電路
314．．．錯位
316．．．對準特徵

Claims (19)

  1. 一種半導體晶粒，包含：鄰近連接器，其鄰近該半導體晶粒之一第一表面，其中該半導體晶粒組態成藉由一個或多個該等鄰近連接器經由鄰近通訊以與第二半導體晶粒通訊訊號；以及一正特徵，耦合至該半導體晶粒之一第二表面，其有利於該半導體晶粒與該第二半導體晶粒之機械對準，其中圍繞該正特徵之一第一區域界定一第一平面，且其中該正特徵凸起於該第一平面上方；以及一應力減輕材料，耦合至該正特徵，其中該應力減輕材料被組態以提供機械減輕應力，該應力係當該正特徵被用來對準該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒時，由相對移動或溫度差之至少一者所導致。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體晶粒，其中該正特徵係使用將材料加至該第二表面之一添加半導體製程所建造。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體晶粒，其中該正特徵係使用從該第二表面減少材料之一減少半導體製程所建造。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體晶粒，另外包含耦合至該半導體晶粒的一第三表面之一負特徵，其中圍繞該負特徵之一第二區域界定一第二平面，且其中該負特徵凹陷於該第二平面下方。
  5. 如申請專利範圍第4項之半導體晶粒，其中該負 特徵包含一溝槽。
  6. 如申請專利範圍第4項之半導體晶粒，其中該負特徵包含一凹陷，且其中該凹陷的至少一部分具有角錐形。
  7. 如申請專利範圍第4項之半導體晶粒，其中該負特徵包含一狹縫。
  8. 如申請專利範圍第1項之半導體晶粒，其中該正特徵有利於耦合電力至該半導體晶粒上的電路。
  9. 如申請專利範圍第1項之半導體晶粒，其中該正特徵有利於耦合電訊號或光學訊號至該半導體晶粒。
  10. 如申請專利範圍第1項之半導體晶粒，其中該正特徵包含一鍵結構，且其中該第二半導體晶粒係由該鍵結構所決定，而該半導體晶粒經組態以耦合至該第二半導體晶粒。
  11. 如申請專利範圍第1項之半導體晶粒，其中該正特徵包含一隆起。
  12. 如申請專利範圍第1項之半導體晶粒，其中該正特徵包含一凸起，且其中該凸起的至少一部分具有角錐形。
  13. 如申請專利範圍第1項之半導體晶粒，其中該正特徵包含一凸起，且其中該凸起具有高帽形。
  14. 如申請專利範圍第1項之半導體晶粒，其中該正特徵包含一凸起，且其中該凸起的至少一部分具有半球形。
  15. 如申請專利範圍第1項之半導體晶粒，其中該正特徵包含一鍵結構，具有在至少兩個維度中各別的特徵方向(aspect)，且其中該鍵結構之該等特徵方向被組態使得該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒僅能以預定的實際配置來組合。
  16. 一種系統，包含：一第一半導體晶粒；以及一第二半導體晶粒，其中該第一半導體晶粒包含鄰近該第一半導體晶粒之一第一表面的一第一組鄰近連接器，並組態成藉由該第一組鄰近連接器經由鄰近通訊以與該第二半導體晶粒通訊訊號；其中該第二半導體晶粒包含鄰近該第二半導體晶粒之一第二表面的一第二組鄰近連接器，並組態成藉由該第二組鄰近連接器經由鄰近通訊以與該第一半導體晶粒通訊訊號；其中該第一半導體晶粒包含耦合至該第一半導體晶粒的一第三表面之一正特徵，且該第二半導體晶粒包含耦合至該第二半導體晶粒的一第四表面之一負特徵；其中圍繞該正特徵之一第一區域界定一第一平面，且圍繞該負特徵之一第二區域界定一第二平面；其中該正特徵凸起於該第一平面上方，且該負特徵凹陷於該第二平面下方；其中該正特徵耦合至該負特徵，因此有利於該第一組 鄰近連接器與該第二組鄰近連接器的對準；以及一應力減輕材料，耦合在該正特徵與該負特徵之間，其中該應力減輕材料被組態以提供機械減輕應力，該應力係由該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒之間的相對移動或溫度差之至少一者所導致。
  17. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該正特徵包含一鍵結構，且該負特徵包含一對應的凹陷，其中該正特徵及該負特徵各包含在至少兩個維度中各別的特徵方向，且其中該等特徵方向被組態使得該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒僅能以預定的實際配置來組合。
  18. 一種用於減低在二半導體晶粒間的錯位之方法，包含：相對於一第二半導體晶粒定位一第一半導體晶粒，其中該第一半導體晶粒及該第二半導體晶粒組態成藉由鄰近該第一半導體晶粒之一第一表面的一第一組鄰近連接器及鄰近該第二半導體晶粒之一第二表面的一第二組鄰近連接器經由鄰近通訊以通訊訊號；以及耦合一正特徵至一負特徵，該正特徵耦合至該第一半導體晶粒之一第三表面，而該負特徵耦合至該第二半導體晶粒之一第四表面，其中該耦合有利於該第一組鄰近連接器及該第二組鄰近連接器的對準；其中圍繞該正特徵之一第一區域界定一第一平面，且圍繞該負特徵之一第二區域界定一第二平面；其中該正特徵凸起於該第一平面上方，且該負特徵凹 陷於該第二平面下方；以及其中耦合該正特徵至該負特徵包含耦合一應力減輕材料在該正特徵與該負特徵之間，其中該應力減輕材料被組態以提供機械減輕應力，該應力係由該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒之間的相對移動或溫度差之至少一者所導致。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該正特徵包含一鍵結構，且該負特徵包含一對應的凹陷，其中該正特徵及該負特徵各包含在至少兩個維度中各別的特徵方向，且其中該等特徵方向被組態使得該第一半導體晶粒與該第二半導體晶粒僅能以預定的實際配置來組合。
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