[发明专利]利用空间变化的电荷分布确定间距

说明书

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。