具鄰近通信信號輸入端的半導體結構及半導體封裝結構的製作方法

2023-06-02 00:08:11 1

專利名稱：具鄰近通信信號輸入端的半導體結構及半導體封裝結構的製作方法
技術領域：
本發明關於一種半導體結構及半導體封裝結構，詳言之，關於一種具鄰近通信信 號輸入端的半導體結構及半導體封裝結構。
背景技術：
已知鄰近通信(Proximity Communication)的技術能克服導電電性連接的限制， 其利用電容耦合以提供二晶片之間的通信。此鄰近通信技術提供比起傳統打線接合及覆晶 接合輸入/輸出焊墊較高的輸入/輸出焊墊密度(約大於100倍)，而其間隔(輸入/輸出 焊墊邊緣的距離)遠低於10微米。為了達成鄰近通信，位於每一晶片的主動面的這些輸入 /輸出焊墊需非常精確地面對面配置，因此，這些晶片之間能夠精準(約低於10微米)的對 位為一大挑戰。此外，由於不能將這些晶片的這些輸入/輸出焊墊精準地對位，故這些晶片 的這些輸入/輸出焊墊具有偏移量，造成鄰近通信的電容值為變動的，若無法固定連接的 電容值，將產生其信號在傳遞過程的信號質量下降或無法傳遞信號，故應該儘可能的消除 或是減少晶片封裝時的對位誤差。因此，有必要提供一種具鄰近通信信號輸入端的半導體結構及半導體封裝結構， 以解決上述問題。

發明內容
本發明提供一種具鄰近通信信號輸入端的半導體結構，包括數個鄰近通信信號 輸入端，設置於該半導體結構的一表面，每一鄰近通信信號輸入端具有一第一電極及一第 二電極，該第一電極顯露於該表面，用以與外部組件電性連接，該第二電極與該第一電極間 隔一距離，其間隔可由介電層的厚度來決定，該第二電極與該第一電極形成一電容，以提供 電容耦合的鄰近通信。由於集成電路的工藝能力遠高於封裝，故使用集成電路工藝來完成 一個準確的電容值，將是一個合理的做法。本發明另提供一種具鄰近通信信號輸入端的半導體封裝結構，包括一第一晶片 及一第二晶片。該第一晶片具有數個鄰近通信信號輸入端，設置於該第一晶片的一第一表 面，每一鄰近通信信號輸入端具有一第一電極及一第二電極，該第一電極顯露於該第一表 面，該第二電極與該第一電極間隔一距離，該第二電極與該第一電極形成一電容，以提供電 容耦合的鄰近通信。該第二晶片具有數個信號輸出端，設置於該第二晶片的一第二表面，這 些信號輸出端與該第一晶片的這些第一電極電性連接。本發明的半導體結構及半導體封裝結構具有鄰近通信的效果，且具鄰近通信的信 號輸入端設置在該半導體結構中，不會有已知技術必須將二晶片的這些輸入/輸出焊墊精 準地對位的問題。並且，由於第一電極及第二電極不會有因對位造成的偏移，故本發明的半 導體結構及半導體封裝結構的鄰近通信的電容值為固定。


圖1顯示本發明具鄰近通信信號輸入端的半導體結構的示意圖；圖2顯示設置凸塊於本發明的半導體結構的示意圖；圖3顯示本發明第一實施例具鄰近通信信號輸入端的半導體封裝結構的示意圖；圖4顯示設置異方性導電膠層於本發明的半導體結構的示意圖；圖5顯示本發明第二實施例具鄰近通信信號輸入端的半導體封裝結構的示意圖。
具體實施例方式參考圖1，其顯示本發明具鄰近通信信號輸入端的半導體結構的示意圖。本發明具 鄰近通信信號輸入端的半導體結構10包括一互連結構(Interconnect structure) 11、一 半導體基材12及數個鄰近通信信號輸入端13。該半導體基材12較佳為一半導體基板，例 如可為塊體矽基板(bulk silicon substrate)，或可包括其它半導體材料，例如III、IV、V 族組件。在該半導體基材12的上表面可形成有半導體裝置，例如電晶體(圖未示出)等。 該互連結構11設置於該半導體基材12上，並與半導體裝置電性連接。這些鄰近通信信號 輸入端13設置於該半導體結構10的該互連結構11內，且設置於該半導體結構10的一第 一表面111。該互連結構11可包括數個金屬線路間介電層(inter-metal dielectrics, IMDs) 例如介電層112、114、117，數個金屬線路(metal lines)例如金屬線路113、115以及數個穿 孔(vias)例如穿孔18。該互連結構11另包括一保護層(passivation layer) 119設置於 第一表面111上。在本實施例中，每一鄰近通信信號輸入端13具有一第一電極131及一第二電極 132，該第一電極131顯露於該第一表面111，用以與外部組件電性連接。該第二電極132 與該第一電極131間隔一距離，該第二電極132與該第一電極131形成一電容，以提供電容 耦合的鄰近通信(Proximity Communication) 0該第一電極131的面積可大於該第二電極 132的面積。該第一電極131的邊長可不等於該第二電極132相對位置的邊長。該第二電 極132與該第一電極131間為一介電層117，故該第二電極132與該第一電極131其間隔距 離可由該介電層117的厚度來決定。由於集成電路的工藝能力遠高於封裝，故使用集成電 路工藝來完成一個準確的電容值，將是一個合理的做法。本發明具鄰近通信信號輸入端的半導體結構10另包括數個輸入開窗133，設置於 該第一表面111，用以顯露這些第一電極131。這些輸入開窗133的面積與這些第一電極 131的面積相同。本發明具鄰近通信信號輸入端的半導體結構10另包括數個信號輸出端14，每一 信號輸出端14具有一信號墊141，該信號墊141的面積小於該第一電極131的面積，該信號 墊141顯露於該第一表面111，用以與外部組件電性連接。本發明具鄰近通信信號輸入端的 半導體結構10另包括數個輸出開窗142，設置於該第一表面111，用以顯露這些信號墊141。參考圖2，其顯示設置凸塊於本發明的半導體結構的示意圖。本發明具鄰近通信信 號輸入端的半導體結構10另包括數個第一凸塊15，設置於這些輸出開窗142，電性連接這 些信號墊141，且突出於該第一表面111，俾與外部組件電性連接。本發明具鄰近通信信號輸入端的半導體結構10可利用信號輸入端13及信號輸出端14與外部組件電性連接，且利用第一電極131及第二電極132的電容耦合，達到鄰近通 信的效果。並且，具鄰近通信的信號輸入端13設置在該半導體結構10中，亦即達到鄰近通 信的該第一電極131及該第二電極132均設置在該半導體結構10中，不會有已知技術必須 將二晶片的這些輸入/輸出焊墊精準地對位的問題，且由於第一電極131及第二電極132 不會有因對位造成的偏移，故本發明的半導體結構10的鄰近通信的電容值為固定。另外，較佳地，該鄰近通信信號輸入端13(例如第二電極13 可電性連接一前端 放大電路(圖未示出)，以放大所接收的輸入信號。由於本發明的半導體結構10的電路及組 件布局設計，已具有靜電放電的保護，故這些鄰近通信信號輸入端13(例如第二電極132) 不連接一靜電放電(Electrostatic Discharge ;ESD)保護電路。在本實施例中，該第二電 極132及該信號墊141利用穿孔IS(Via)與該半導體基材12電性連接。參考圖3，其顯示本發明第一實施例具鄰近通信信號輸入端的半導體封裝結構的 示意圖。本發明具鄰近通信信號輸入端的半導體封裝結構30包括一第一晶片10及一第 二晶片20。在本實施例中，該第一晶片10與上述圖1的半導體結構10相同，且相同的結構 利用相同的標號。該第二晶片20的結構亦與該第一晶片10的結構大致相同。該第二晶片20包括 一互連結構21、一半導體基材22、數個鄰近通信信號輸入端23及數個信號輸出端M。這 些鄰近通信信號輸入端23設置於該第二晶片20的該互連結構21內，且設置於該第二晶片 20的一第二表面。同樣地，該第二晶片20的每一鄰近通信信號輸入端23具有一第一電極231及一 第二電極232，該第一電極231顯露於該第二表面。該第二電極232與該第一電極231間隔 一距離，該第二電極232與該第一電極231形成一電容，以提供鄰近通信。該第二晶片20的每一信號輸出端M具有一信號墊Ml，該信號墊241的面積小於 該第一電極231的面積，該信號墊241顯露於該第二表面。該第二晶片20另包括數個輸出 開窗M2，設置於該第二表面，用以顯露這些信號墊Ml。在本實施例中，該第一晶片10另包括數個第一凸塊15，該第二晶片20另包括數 個第二凸塊25，利用這些第一凸塊15電性連接該第二晶片20的這些第一電極231與該第 一晶片10的這些信號輸出端14，這些第二凸塊25用以電性連接該第一晶片10的這些第 一電極131與該第二晶片20的這些信號輸出端對。因此，該第一晶片10的這些信號輸入 端13及信號輸出端14可分別與該第二晶片20的這些信號輸出端M及信號輸入端23電 性連接。本發明半導體封裝結構30的該第一晶片10與該第二晶片20電性連接時，不須 考慮二晶片間必須精確地對位的問題，且可利用較小尺寸的信號輸出端14、M及這些凸塊 15,25電性連接至較大尺寸的信號輸入端13、23，以輕易地電性連接該第一晶片10及該第 二晶片20。再者，該第一晶片10及該第二晶片20的信號輸入端13 J3均具有電容耦合，可達到 鄰近通信的效果。並且，具鄰近通信的信號輸入端13、幻分別設置在該第一晶片10及該第二 晶片20中，亦即達到鄰近通信的二電極均設置在該第一晶片10及該第二晶片20中，二電極 不會有因對位造成的偏移，故本發明的半導體封裝結構30的鄰近通信的電容值為固定。參考圖4，其顯示設置異方性導電膠層於本發明的半導體結構的示意圖。本發明具鄰近通信信號輸入端的半導體結構10另包括一異方性導電膠層16，設置於該第一表面 111，俾使本發明具鄰近通信信號輸入端的半導體結構10與外部組件電性連接。參考圖5，其顯示本發明第二實施例具鄰近通信信號輸入端的半導體封裝結構的 示意圖。本發明具鄰近通信信號輸入端的半導體封裝結構40包括一第一晶片10及一第 二晶片20。在本實施例中，該第一晶片10及該第二晶片20與第一實施例的該第一晶片10 及該第二晶片20結構相同，且相同的結構利用相同的標號。第二實施例的半導體封裝結構40與第一實施例的半導體封裝結構30不同之處 在於，第二實施例的半導體封裝結構40利用該異方性導電膠層16電性連接該第一晶片10 及該第二晶片20，亦即該異方性導電膠層16用以電性連接該第一晶片10的這些第一電極 131與該第二晶片20的這些信號輸出端對，及電性連接該第二晶片20的這些第一電極231 與該第一晶片10的這些信號輸出端14。在本實施例中，利用該異方性導電膠層16內的導 電粒子電性連接該第一晶片10及該第二晶片20。本發明第二實施例的半導體封裝結構40亦不須考慮二晶片間必須精確地對位的 問題，且具有電容耦合，可達到鄰近通信的效果。並且本發明第二實施例的半導體封裝結構 40的鄰近通信的電容值為固定。另外，若第一晶片10與第二晶片20的信號輸入端與信號輸出端的設置位置相差 太大不能互相配合，不能直接利用凸塊或異方性導電膠層電性連接；或者，第一晶片10與 第二晶片20設置於同一側，並非面對面的連接，則可利用一中介基材，分別電性連接第一 晶片10的信號輸入端與信號輸出端及第二晶片20的信號輸入端與信號輸出端，以使第一 晶片10與第二晶片20電性連接。惟上述實施例僅為說明本發明的原理及其功效，而非用以限制本發明。因此，習於 此技術的人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明的精神。本發明的權利範圍應如 權利要求書所列。
權利要求
1.一種具鄰近通信信號輸入端的半導體結構，包括數個鄰近通信信號輸入端，設置於該半導體結構的一表面，每一鄰近通信信號輸入端 具有一第一電極及一第二電極，該第一電極顯露於該表面，用以與外部組件電性連接，該第 二電極與該第一電極間隔一距離，該第二電極與該第一電極形成一電容，以提供電容耦合 的鄰近通信。
2.如權利要求1的半導體結構，另包括數個信號輸出端，每一信號輸出端具有一信號 墊，該信號墊的面積小於該第一電極的面積，該信號墊顯露於該表面，用以與外部組件電性 連接。
3.如權利要求2的半導體結構，另包括數個凸塊，分別設置於這些信號墊，且突出於該 表面。
4.如權利要求1的半導體結構，其中該第一電極的邊長不等於該第二電極相對位置的 邊長。
5.如權利要求1的半導體結構，其中該鄰近通信信號輸入端的該第二電極連接一前端 放大電路。
6.如權利要求1的半導體結構，其中這些鄰近通信信號輸入端的該第二電極不連接一 靜電放電保護電路。
7.一種具鄰近通信信號輸入端的半導體封裝結構，包括一第一晶片，具有數個鄰近通信信號輸入端，設置於該第一晶片的一第一表面，每一鄰 近通信信號輸入端具有一第一電極及一第二電極，該第一電極顯露於該第一表面，該第二 電極與該第一電極間隔一距離，該第二電極與該第一電極形成一電容，以提供電容耦合的 鄰近通信；及一第二晶片，具有數個信號輸出端，設置於該第二晶片的一第二表面，這些信號輸出端 與該第一晶片的這些第一電極電性連接。
8.如權利要求7的半導體封裝結構，其中每一信號輸出端具有一信號墊，該信號墊的 面積小於該第一電極的面積
9.如權利要求8的半導體封裝結構，其中該第二晶片另包括數個輸出開窗，設置於該 第二表面，用以顯露這些信號墊。
10.如權利要求9的半導體結構，其中該第二晶片另包括數個第二凸塊，設置於這些輸 出開窗，且突出於該第二表面，這些第二凸塊用以電性連接該第一晶片的這些第一電極與 該第二晶片的這些信號墊。
11.如權利要求7的半導體封裝結構，其中該第一晶片另包括數個輸入開窗，設置於該 第一表面，用以顯露這些第一電極。
12.如權利要求7的半導體封裝結構，其中該第一電極的邊長不等於該第二電極相對 位置的邊長。
13.如權利要求7的半導體封裝結構，其中該第一晶片的該鄰近通信信號輸入端的該 第二電極連接一前端放大電路。
14.如權利要求7的半導體封裝結構，其中該第一晶片的這些鄰近通信信號輸入端的 該第二電極不連接一靜電放電保護電路。
15.如權利要求7的半導體封裝結構，另包括一異方性導電膠層，用以電性連接該第一晶片的這些第一電極與該第二晶片的這些信號輸出端。
16.如權利要求7的半導體封裝結構，其中該第一晶片另包括數個信號輸出端，該第二 晶片另包括數個鄰近通信信號輸入端，設置於該第二晶片的該第二表面，每一鄰近通信信 號輸入端具有一第一電極及一第二電極，該第一電極顯露於該第二表面，該第二電極與該 第一電極間隔一距離，該第二電極與該第一電極形成一電容，以提供鄰近通信，該第二晶片 的這些第一電極與該第一晶片的這些信號輸出端電性連接。
17.如權利要求7的半導體封裝結構，另包括一中介基材，用以電性連接該第二晶片的 這些信號輸出端與該第一晶片的這些第一電極。
全文摘要
本發明關於具鄰近通信信號輸入端的半導體結構及半導體封裝結構，本發明的半導體結構包括數個鄰近通信信號輸入端，設置於該半導體結構的一表面，每一鄰近通信信號輸入端具有一第一電極及一第二電極，該第一電極顯露於該表面，用以與外部組件電性連接，該第二電極與該第一電極間隔一距離，該第二電極與該第一電極形成一電容，以提供電容耦合的鄰近通信。本發明的半導體結構及半導體封裝結構具有鄰近通信的效果，且不會有已知技術必須精準地對位的問題。並且本發明的半導體結構及半導體封裝結構的鄰近通信的電容值為固定。
文檔編號H01L25/065GK102148222SQ20101061315
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月18日 優先權日2010年12月18日
發明者王太平, 蔡宗嶽, 賴逸少, 鄭明祥, 陳明坤 申請人:日月光半導體製造股份有限公司