專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于半導(dǎo)體技術(shù)，特別是關(guān)于一半導(dǎo)體裝置，其具有一半導(dǎo)體主要元件，用以執(zhí)行一主要的功能；與一半導(dǎo)體次要元件，用以提供一射頻通訊的次要功能。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體裝置是以一系列的制程形成于晶圓上，每個(gè)晶圓具有多個(gè)晶片，然后再將晶片封裝成半導(dǎo)體封裝體，每個(gè)晶片具有一或多個(gè)主要功能。
上述半導(dǎo)體裝置的制程會(huì)用到不同的罩幕來(lái)定義每個(gè)裝置的不同部分。罩幕的圖形通常形成于玻璃或其他的透明基板上，通過(guò)光線、X光或其他能量射線經(jīng)由罩幕，將其圖形成像于預(yù)定的晶圓表面。半導(dǎo)體裝置的制程會(huì)在一系列的步驟中使用一組的不同圖罩。晶圓的制程及其上的晶片的功能是取決于工程設(shè)計(jì)，而用以形成晶片的制程，稱之為“晶片制程”。
一半導(dǎo)體裝置的主要功能可以是射頻的功能。在一個(gè)例子中，標(biāo)記的射頻功能就是形成上述標(biāo)記的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的主要功能。
射頻功能中的射頻通訊可以用具有一射頻發(fā)射器與一射頻接收器的一射頻元件來(lái)實(shí)施，而這樣的射頻元件可以為一半導(dǎo)體裝置的一部分。對(duì)作為電子標(biāo)記的半導(dǎo)體裝置而言，其射頻元件一般是與一外部的射頻通訊器(如一標(biāo)記讀取器)來(lái)作通訊。
不論上述射頻元件的特殊功能是什么，射頻通訊都需要一天線。整合為一半導(dǎo)體裝置的一部分的天線定義為內(nèi)部(internal)天線。要完成與一半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部天線的射頻通訊，需要一射頻通訊器的天線或其他裝置的天線。上述射頻通訊器有時(shí)稱為詢問(wèn)器(interrogator)、讀取器(reader)或?qū)懭肫?writer)。
天線為射頻通訊的關(guān)鍵組件，在一典型的射頻辨識(shí)(radiofrequency identification；RFID)系統(tǒng)中，一射頻標(biāo)記的天線是使該標(biāo)記得以與一射頻通訊器交換信息的元件，信息交換的進(jìn)行是通過(guò)天線間感應(yīng)磁場(chǎng)的耦合。許多射頻辨識(shí)系統(tǒng)的標(biāo)記是為被動(dòng)元件，由標(biāo)記天線與通訊器天線的耦合來(lái)供給能量，通過(guò)射頻標(biāo)記內(nèi)磁場(chǎng)的改變來(lái)產(chǎn)生反應(yīng)。例如有些被動(dòng)式的射頻辨識(shí)標(biāo)記是使用圈狀的標(biāo)記天線(coiled tag antenna)，通過(guò)外部的射頻通訊器的載波信號(hào)(carrier signal)所提供的能量，來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
將一射頻辨識(shí)標(biāo)記形成為另一分離的單一的半導(dǎo)體裝置時(shí)，射頻通訊便為該半導(dǎo)體裝置的主要功能，且這樣單一標(biāo)記的晶片面積會(huì)非常小(通常介于0.10mm2～0.5mm2)。此時(shí)使用晶片制程來(lái)形成上述位于標(biāo)記內(nèi)部的天線“‘內(nèi)建’(built-in)天線”時(shí)，天線的大小會(huì)受限于半導(dǎo)體裝置的大小。由于天線與讀取器的通訊范圍較窄、或是小天線本身潛在的通訊問(wèn)題等因素，如此小的天線就無(wú)法適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮其功能。
為了擴(kuò)大與一外部的射頻通訊器的交互作用的范圍、并提升天線的性能，射頻辨識(shí)標(biāo)記通常具有較大的標(biāo)記外(off-tag)的天線，上述標(biāo)記外的天線的形成，需要特殊的制造步驟，其有別于用以制造標(biāo)記的晶片制程。因此，上述標(biāo)記外的天線的形成會(huì)使射頻辨識(shí)標(biāo)記的制造方面，增加額外的成本。
當(dāng)需要以相同的晶片制程，在半導(dǎo)體裝置形成一內(nèi)部天線時(shí)，該天線仍須具備射頻通訊的功能，以滿足低成本、高效率的射頻通訊。此時(shí)天線的大小、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)是降低具射頻通訊功能的半導(dǎo)體裝置的成本的關(guān)鍵。
在半導(dǎo)體裝置的通訊元件中，天線具有傳送輻射能給一電子元件(在接收模式下)或自一電子元件接收輻射能(在傳送模式下)的功能，其中輻射能是自一電子元件傳送至空中，或自空中傳送至一電子元件。一傳送天線的結(jié)構(gòu)，是將上述電子元件中的導(dǎo)波(guided wave)轉(zhuǎn)換為在上述電子元件的外部空間傳送的空間波(space wave)；而一接收天線的結(jié)構(gòu)，是將上述電子元件的外部空間傳送的空間波轉(zhuǎn)換為上述電子元件中的導(dǎo)波。另外，常常以同一個(gè)天線來(lái)執(zhí)行接收與傳送輻射能的功能。
天線所輻射的頻率稱為共振頻率(resonant frequency)。一天線的共振頻率f可能有數(shù)個(gè)不同的值，而且與下列因子呈現(xiàn)函數(shù)關(guān)系提供信號(hào)給該天線的元件、該天線的導(dǎo)體、構(gòu)成該天線的材料的介電常數(shù)或其他電氣性質(zhì)、該天線的種類與大小及其他的幾何性質(zhì)與光速。
通常波長(zhǎng)λ是定義為λ＝c/f＝cT，其中c為光速(3×108公尺/秒)、f為頻率(次/秒)、T＝(1/f)＝周期(秒)。一天線的輻射波長(zhǎng)λ是與該天線本身的尺寸相關(guān)。一天線的阻抗則是由輻射電阻Rr(radiationresistance)與歐姆電阻Ro(ohmic resistance)之間的分配所決定。電阻Rr愈大于電阻Ro，則該天線的輻射效率愈佳。
小天線有許多已知的種類，例如回路天線(loop antenna)、小型回路天線、偶極天線(dipole antenna)、折疊式偶極天線、刀形天線(stub antenna)、錐形天線(conical antenna)、螺形天線(helical antenna)與螺線天線(spiral antenna)。小天線通常具有一性質(zhì)，即是其輻射電阻Rr會(huì)隨著天線長(zhǎng)度的縮短而大幅下降。小回路與短偶極一般分別會(huì)展現(xiàn)(λ/2)與(λ/4)的輻射圖形(radiation pattern)。另外，一般可使用阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(impedancematching network)來(lái)最小化因歐姆電阻Ro所造成的歐姆損失(ohmic loss)。雖然已作阻抗匹配的小型回路天線可呈現(xiàn)50％～85％之輻射效率，但是其頻寬很窄，而且有非常高的Q值，例如Q＞50。在此，Q值的定義為Q＝(傳送或接收的頻率)/(3dB頻寬)。
一天線進(jìn)入共振狀態(tài)時(shí)，其阻抗呈現(xiàn)純電阻性(purelyresistive)，其虛部電抗為零。阻抗為一復(fù)數(shù)，由實(shí)部的電阻與虛部的電抗(imaginary)所組成。一匹配網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)消除某些特定的頻率的虛部阻抗，來(lái)達(dá)成共振狀態(tài)。
在一例子中，一短型偶極天線具有一等效電路(equivalentelectrical circuit)，其為串聯(lián)的RLC連接，其中電感L表天線導(dǎo)體的有感電阻、電容C表天線導(dǎo)體之間的電容阻、電阻R表示天線導(dǎo)體的輻射電阻。當(dāng)偶極很短時(shí)，電路是由電容阻(capacitiveresistance)與輻射電阻所支配，其中輻射電阻值很小而容阻則相當(dāng)大。當(dāng)天線漸漸增長(zhǎng)時(shí)，輻射電阻與有感電阻(inductiveresistance)的值均隨著增加，而容阻值則隨之減少。當(dāng)天線的長(zhǎng)度約為波長(zhǎng)的一半時(shí)，電容阻與有感電阻值相等而相消，該天線則成為共振狀態(tài)。當(dāng)天線的長(zhǎng)度繼續(xù)增加時(shí)，其等效電路則轉(zhuǎn)變?yōu)镽、L、C的并聯(lián)共振電路(parallel resonant circuit)。當(dāng)天線為一個(gè)波長(zhǎng)的長(zhǎng)度時(shí)，就達(dá)到了共振點(diǎn)(resonance point)，其輻射電阻變得很高。當(dāng)天線達(dá)到一又二分之一個(gè)波長(zhǎng)的長(zhǎng)度時(shí)，其又可視為一串聯(lián)的RLC電路；當(dāng)天線達(dá)到二個(gè)波長(zhǎng)的長(zhǎng)度時(shí)，又變成一并聯(lián)電路。當(dāng)天線每增加一個(gè)波長(zhǎng)的長(zhǎng)度時(shí)，前述的阻抗圖形(impedance pattern)就會(huì)重復(fù)一次。
內(nèi)部天線設(shè)計(jì)包含微帶天線(microstrip antenna)、平板天線(patch antenna)、平板倒F型天線(planar inverted-Fantenna；PIFA)與曲折型天線(meander line antenna)。
微帶天線是與單偶極天線(monopole antenna)相似，只是微帶天線是置于二維空間(像是一無(wú)線裝置內(nèi)部的電路板)的平面上。微帶天線的設(shè)計(jì)通常是以二分之一波長(zhǎng)(λ/2)或四分之一波長(zhǎng)(λ/4)的導(dǎo)體幾何圖案(conductor geometry)為基礎(chǔ)。雖然該天線并不昂貴，會(huì)因周圍的金屬或其他部件的影響，其輻射效率并不佳。受限于頻寬，微帶天線通常運(yùn)用于窄頻、單頻的用途。
平板天線通常是由方形或圓形的導(dǎo)體板所制造，上述導(dǎo)電板的安裝是與一接地面平行并列。通常，上述方形板的尺寸為(λ/2)，其所造成的輻射場(chǎng)形是與上述接地面(通常為一裝置的電路板)的表面垂直，而形成一具方向性的“蕈形”或“漏斗形”的圖形，而且具有較窄的頻寬。上述天線通常應(yīng)用于單頻、需要定向電波的用途，例如壁掛式裝置或讀取器的存取點(diǎn)(reader accesspoint)。
平板倒F型天線的形狀為英文字母“F”，其較長(zhǎng)的部分位于頂端而與一接地面平行并列；其二個(gè)較短部分則與頂端垂直，以提供信號(hào)輸入點(diǎn)與接地點(diǎn)，而尾端則提供一發(fā)射平面。平板倒F型天線可提供全方位的場(chǎng)形，并可以超過(guò)一種頻寬之下發(fā)射，但其效率不佳且設(shè)計(jì)困難。
曲折型天線的設(shè)計(jì)是結(jié)合一回路天線與一調(diào)諧式曲折線的設(shè)計(jì)。曲折型天線的電長(zhǎng)度的組成主要是上述曲折線的延遲特性，而不是其本身發(fā)射結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度。曲折型天線具有寬頻帶的特性，可在數(shù)個(gè)頻帶下操作。
雖然以上介紹了各種已知的天線，但是要以晶片制程在半導(dǎo)體裝置中嵌入內(nèi)部天線時(shí)，要在不影響上述半導(dǎo)體裝置的主要功能的情形下，并要達(dá)成足夠的發(fā)射特性及其他天線性能，在此方面面臨了相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)。
以各個(gè)單一的射頻元件(例如一標(biāo)記)而言，通常其面積很小(通常為0.1～0.50mm2)。而要設(shè)于上述標(biāo)記或裝置的內(nèi)部、來(lái)提供射頻通訊功能的天線的尺寸就因此而受到限制，而只能有所需的射頻波長(zhǎng)的很小的比例。例如以面積為0.1～0.50mm2的半導(dǎo)體裝置而言，其邊長(zhǎng)分別為0.32～0.71mm，因此其周邊的回路天線(通常用到半導(dǎo)體裝置的四邊)的長(zhǎng)度分別為1.2～2.8mm。以900MHz的通訊頻率、波長(zhǎng)λ為30cm而言，1.2～2.8mm的周邊回路天線長(zhǎng)度分別為約(λ/250)～(λ/110)。通常，以射頻通訊用的簡(jiǎn)單幾何形狀的小天線而言，其長(zhǎng)度較好為(λ/32)、(λ/16)、(λ/4)、(λ/2)、與λ。(λ/250)～(λ/110)的長(zhǎng)度則遠(yuǎn)小于前述的較佳長(zhǎng)度，因此通常無(wú)法期望其能表現(xiàn)良好的通訊性能。更具體而言，因?yàn)轭l寬受限、低效率、高成本或設(shè)計(jì)困難等問(wèn)題，沒(méi)有任何用于半導(dǎo)體裝置的嵌入式天線設(shè)計(jì)的天線結(jié)構(gòu)，能夠證明其完全符合需求。
射頻元件的制造最好跟半導(dǎo)體晶片使用同樣的晶片制程步驟，同時(shí)，其結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)也必須能提供良好的射頻通訊功能。
如前所述，業(yè)界需要一種改良式的具射頻通訊功能的半導(dǎo)體裝置，其中提供射頻通訊功能的射頻元件的制造，可使用與制造上述半導(dǎo)體裝置相同的晶片制程。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的一目的是提供一種半導(dǎo)體裝置，其具有一半導(dǎo)體晶片、一晶片承載器、與一天線，上述半導(dǎo)體晶片具有一射頻結(jié)構(gòu)，其具有一射頻核心與二個(gè)已電性連接的接合墊；上述晶片承載器具有二個(gè)承載器墊，連接至上述二個(gè)接合墊；上述天線連接至上述承載器墊，并電性連接至上述接合墊與上述射頻核心。上述天線是以焊線、印刷導(dǎo)體(printed conductors)、密封環(huán)(seal rings)、或其他結(jié)構(gòu)所形成，其是形成于上述半導(dǎo)體晶片之下、之上、或上表面。
本發(fā)明提供一半導(dǎo)體裝置，其包含一半導(dǎo)體主要元件與一半導(dǎo)體次要元件，上述半導(dǎo)體主要元件是用以執(zhí)行一主要的功能；而上述半導(dǎo)體次要元件是用以執(zhí)行一射頻通訊的功能。上述半導(dǎo)體主要元件位于上述半導(dǎo)體裝置的一主要區(qū)；上述半導(dǎo)體次要元件具有一次要核心與一天線，上述次要核心位于上述半導(dǎo)體裝置的一次要區(qū)，上述次要區(qū)小于上述主要區(qū)。形成上述半導(dǎo)體次要元件的制程，是與形成上述半導(dǎo)體主要元件的制程相同。
本發(fā)明所述半導(dǎo)體裝置，上述半導(dǎo)體次要元件的天線是圍繞上述主要區(qū)，而上述天線的長(zhǎng)度為一輻射波長(zhǎng)λ的整數(shù)分之一。在一般的射頻通訊中，輻射頻率通常為900MHz，波長(zhǎng)λ則為30cm。當(dāng)然亦可使用其他的輻射頻率，特別是與未來(lái)可能制訂的標(biāo)準(zhǔn)連結(jié)時(shí)。
本發(fā)明所述半導(dǎo)體裝置，每個(gè)射頻元件包含一射頻耦合元件(天線)、用以將數(shù)據(jù)傳送于射頻頻率與數(shù)據(jù)處理頻率之間的一射頻界面、用以記憶數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器、用以控制數(shù)據(jù)的存取與其他通訊的運(yùn)作的一邏輯控制器、與作為上述射頻元件的電源的一電源供應(yīng)器。通常上述電源供應(yīng)器是將一外部的射頻通訊器所傳入的射頻信號(hào)中，所接收的能源供應(yīng)至上述射頻元件。
本發(fā)明所述半導(dǎo)體裝置，上述天線是以相同的晶片制程形成于上述半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部中，當(dāng)上述半導(dǎo)體裝置的周長(zhǎng)小于上述波長(zhǎng)λ時(shí)，上述天線則為一小的回路天線、偶極天線、或其他天線結(jié)構(gòu)，視所需的射頻通訊頻率而定。
本發(fā)明所述半導(dǎo)體裝置，上述天線是圍繞一半導(dǎo)體晶片的周長(zhǎng)，且并列于上述晶片的密封環(huán)上。
本發(fā)明所述半導(dǎo)體裝置，上述射頻通訊的天線是與上述半導(dǎo)體晶片的一或多個(gè)內(nèi)層中的內(nèi)部導(dǎo)體一起形成。
本發(fā)明所述半導(dǎo)體裝置，上述射頻通訊的天線是與上述半導(dǎo)體晶片中作為上述密封環(huán)的內(nèi)部導(dǎo)體一起形成。
本發(fā)明所述半導(dǎo)體裝置，上述天線是在封裝上述半導(dǎo)體晶片時(shí)形成。
本發(fā)明所述半導(dǎo)體裝置，上述天線是由連接于上述承載器墊之間的焊線所形成，且上述焊線延伸至包含上述承載器墊與一晶片的平面上。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，包含一半導(dǎo)體主要元件，用以執(zhí)行一主要的功能；以及一半導(dǎo)體次要元件，用以執(zhí)行一射頻通訊的功能，該半導(dǎo)體主要元件位于該裝置的一主要區(qū)，該半導(dǎo)體次要元件具有一次要核心，位于該裝置的一次要區(qū)，該次要區(qū)小于該主要區(qū)。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體主要元件與該半導(dǎo)體次要元件的形成是使用相同的制程。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體主要元件具有一主要核心與多個(gè)接觸墊，該主要核心位于該裝置的一中央?yún)^(qū)，該些接觸墊位于該裝置的一周邊區(qū)，而該半導(dǎo)體次要元件具有一天線，其位于該裝置的邊緣與該些接觸墊之間。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體主要元件具有一主要核心、多個(gè)接觸墊與至少一密封環(huán)，該主要核心位于該裝置的一中央?yún)^(qū)，該些接觸墊位于該裝置的一周邊區(qū)，該密封環(huán)位于該裝置的該周邊區(qū)，而該半導(dǎo)體次要元件具有一天線，其位于該裝置的該周邊區(qū)。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體主要元件具有一主要核心，該主要核心位于該裝置的一中央?yún)^(qū)，該次要核心則位于該裝置的一周邊區(qū)，而該半導(dǎo)體次要元件具有一天線，其位于該裝置的該周邊區(qū)。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體次要元件具有一天線，其位于該裝置的該周邊區(qū)。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該天線為一回路天線、一偶極天線、一折疊式偶極天線或一混合式天線(hybrid antenna)。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該天線包含多個(gè)區(qū)段，其中至少一個(gè)區(qū)段為調(diào)諧區(qū)段，用來(lái)調(diào)整該天線的電氣性質(zhì)。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該調(diào)諧區(qū)段為一導(dǎo)體墊，連接至該些區(qū)段中的另一區(qū)段，其中該導(dǎo)體墊的尺寸與該另一區(qū)段的尺寸不同。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該導(dǎo)體墊的尺寸大于該另一區(qū)段的尺寸。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該調(diào)諧區(qū)段為一交錯(cuò)形的圖形。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該調(diào)諧區(qū)段為一T字型板。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該調(diào)諧區(qū)段是形成于一層狀物，與其它該些區(qū)段為不同的層別。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體次要元件包含一天線，用以在具有一波長(zhǎng)λ的一頻率下操作，該天線的電長(zhǎng)度大于λ/32。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體次要元件包含多個(gè)層狀物，并包含一天線形成于該些層狀物中位置偏外的一層。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體次要元件包含多個(gè)層狀物，并包含一天線，以該些層狀物中位置偏內(nèi)的至少一層形成。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，更包含多個(gè)層狀物，用以形成該半導(dǎo)體主要元件與該半導(dǎo)體次要元件，包含一基底層、多個(gè)導(dǎo)體層、多個(gè)介電層與多個(gè)介層連接物，該些介層導(dǎo)體貫穿該些介電層而使該些導(dǎo)體層相互連接；至少一密封環(huán)，是由該些導(dǎo)體層中的數(shù)層與該些介層連接物中的數(shù)個(gè)所形成；一絕緣層置于該基底層與該些介層連接物之間，以電性隔離該基底層與該至少一密封環(huán)；以及一天線，是由該至少一密封環(huán)的至少其中之一所形成。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該至少一密封環(huán)更包含一第一密封環(huán)與一第二密封環(huán)，該第一密封環(huán)與該第二密封環(huán)是電性隔離于一天線區(qū)中，并圍繞該主要區(qū)的周邊，且并在一交叉區(qū)中通過(guò)至少一交叉連接物電性連接該次要核心。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該第一密封環(huán)與該第二密封環(huán)是通過(guò)該些交叉連接物中至少其中之一而串連，而成為一雙圈式的回路天線。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該至少一密封環(huán)更包含一內(nèi)密封環(huán)與一外密封環(huán)，該第一密封環(huán)與該第二密封環(huán)是電性隔離于一天線區(qū)中，并圍繞該主要區(qū)的周邊，且并在一交叉區(qū)中通過(guò)至少一交叉連接物電性連接該次要核心，而該些交叉連接物包含一第一交叉導(dǎo)體，由一第一組的數(shù)個(gè)該些導(dǎo)體層、數(shù)個(gè)該些介電層、以及數(shù)個(gè)該些介層連接物所構(gòu)成，該第一組中的該些介層連接物具有數(shù)個(gè)第一介層窗；以及一第二交叉導(dǎo)體，由一第二組的數(shù)個(gè)該些導(dǎo)體層、數(shù)個(gè)該些介電層、以及數(shù)個(gè)該些介層連接物所構(gòu)成，該第二組中的該些介層連接物具有數(shù)個(gè)第二介層窗；其中該第一交叉導(dǎo)體與該第二交叉導(dǎo)體是通過(guò)一介電區(qū)所分離，該介電區(qū)不具有任何的該些介層連接物，以電性隔離該第一交叉導(dǎo)體與該第二交叉導(dǎo)體。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體次要元件為用以追蹤信息的標(biāo)記。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該裝置包含多個(gè)次要元件，其中，每一次要元件為用以追蹤信息的一標(biāo)記。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體主要元件與該半導(dǎo)體次要元件是為一封裝體所封裝。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體次要元件包含一天線固定于該封裝體的一表面上。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該封裝體為球柵陣列封裝。
本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體裝置，包含一半導(dǎo)體晶片，具有一主要元件，用以執(zhí)行一主要的功能，該主要元件具有多個(gè)接合墊；及一次要元件，用以執(zhí)行一射頻通訊的功能，其中，該主要元件位于該半導(dǎo)體晶片的一主要區(qū)，該次要元件具有一次要核心，該次要核心位于該半導(dǎo)體晶片的一次要區(qū)，該次要區(qū)小于該主要區(qū)；以及一晶片承載器，用以承載該半導(dǎo)體晶片，該承載器具有多個(gè)承載器墊，電性連接該些接合墊。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該次要元件具有一天線，其位于該半導(dǎo)體晶片的邊緣與該些接合墊之間。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該次要元件具有一天線，其位于該晶片承載器的邊緣與該些承載器墊之間。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該次要元件具有一天線，其貼附于該晶片承載器上，并經(jīng)由多個(gè)核心連接元件電性連接至該次要核心。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該些核心連接元件包含一焊線，其位于一承載器墊與一接合墊之間。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該天線包含至少一焊線，且該些核心連接元件包含多個(gè)接合墊。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體晶片包含數(shù)個(gè)次要元件，且每一該些次要元件為一標(biāo)記，每一標(biāo)記具有一定址電路，提供一獨(dú)特的地址，以與其他的該些標(biāo)記有所區(qū)別。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該次要元件為一標(biāo)記，并包含一電路與一邏輯門，該電路是用以儲(chǔ)存辨識(shí)信息于該標(biāo)記中，該邏輯門是邏輯性地致能該標(biāo)記。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該次要元件為一標(biāo)記，并包含一天線；一射頻接口，在射頻頻率與數(shù)據(jù)處理頻率之間傳送信號(hào)；一存儲(chǔ)器，用以儲(chǔ)存數(shù)據(jù)；一邏輯控制器，用以控制數(shù)據(jù)的存取與通訊的運(yùn)作；以及一電源供應(yīng)器，作為該次要元件的電源。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該電源供應(yīng)器是將由一外部的射頻通訊器所接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為能量后，供應(yīng)電源至該次要元件。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該存儲(chǔ)器包含一只讀存儲(chǔ)器與一電子式可抹除可程序只讀存儲(chǔ)器，該只讀存儲(chǔ)器是用以儲(chǔ)存該標(biāo)記的辨識(shí)信息。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該標(biāo)記包含一只讀存儲(chǔ)器(ROM)控制器，用以初始化該只讀存儲(chǔ)器。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該次要元件為一標(biāo)記，其邏輯性地獨(dú)立于該主要元件之外。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該次要元件為一標(biāo)記，其邏輯性地與該主要元件相整合。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該晶片承載器包含一封膠材料，而該次要元件包含一天線于該封膠材料的一表面上。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該晶片承載器包含一封膠材料，而該次要元件包含一天線，該天線嵌于該封膠材料中。
本發(fā)明又提供一種半導(dǎo)體裝置，包含一半導(dǎo)體晶片，具有一射頻元件，用以執(zhí)行射頻通訊功能，該射頻元件具有一射頻核心，該位于該半導(dǎo)體晶片的一區(qū)；及多個(gè)接合墊，其中二個(gè)接合墊電性連接于該射頻核心；一晶片承載器，用以承載該半導(dǎo)體晶片，該承載器具有多個(gè)承載器墊，其中二個(gè)承載器墊電性連接該二個(gè)接合墊；以及一天線，連接于該些承載器墊，并電性連接于該些接合墊與該射頻核心。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該些承載器墊包含多個(gè)第一承載器墊于該晶片承載器的一周邊區(qū)，而該天線是以連接于該些第一承載器墊之間的一焊線所形成，且該焊線延伸于該些第一承載器墊與該半導(dǎo)體晶片所構(gòu)成的一平面之上。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該些第一承載器墊是位于該晶片承載器的角落的附近，且該天線為一回路天線。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該些第一承載器墊是位于該晶片承載器的邊緣的附近，且該天線為一偶極天線。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該晶片承載器為一球柵陣列的晶片承載器。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該晶片承載器包含一封膠材料，且該半導(dǎo)體晶片與該天線是封于該封膠材料中。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該晶片承載器包含多個(gè)第二承載器墊鄰近該半導(dǎo)體晶片，而該天線是以連接于該些第一承載器墊之間的一焊線所形成，且該焊線電性串聯(lián)該些第一承載器墊、該些第二承載器墊、與該些接合墊，以電性連接至該射頻核心。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，做為該天線的該焊線延伸于該些第一承載器墊與該半導(dǎo)體晶片所構(gòu)成的一平面之上。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該些第一承載器墊位于該晶片承載器的角落，且該天線為一回路天線。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該些第一承載器墊是位于該晶片承載器的側(cè)緣的附近，且該天線為一偶極天線。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該晶片承載器為一球柵陣列的晶片承載器。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該晶片承載器包含一封膠材料，且該半導(dǎo)體晶片與該天線是封于該封膠材料中。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該射頻元件是在具有一波長(zhǎng)λ的一頻率下操作，該天線的電長(zhǎng)度約為(λ/16)～λ。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該天線包含有連接至該些接合墊的一焊線，且該焊線具有絕緣性覆蓋物。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該天線為金屬，擇自以鋁、金、銀、銅、鐵、鎳、鉑、鉭及上述的合金所組成的族群。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體裝置，該晶片承載器包含一絕緣性的底材，包含塑膠、陶瓷或紙。


圖1顯示一半導(dǎo)體晶片，其具有一半導(dǎo)體主要元件與一射頻次要元件，上述射頻次要元件具有一天線，上述天線是位于上述晶片上。
圖2顯示一半導(dǎo)體晶片，其具有一半導(dǎo)體主要元件與一射頻次要元件，上述射頻次要元件具有一天線，上述天線為位于上述晶片上的雙圈式(two-turn)的回路天線。
圖3顯示一半導(dǎo)體晶片，其具有一半導(dǎo)體主要元件與一射頻次要元件，上述射頻次要元件具有一天線，上述天線為位于上述晶片上的偶極天線，其具有一終端墊調(diào)諧元件(end pad tuningelement)。
圖4顯示一半導(dǎo)體晶片，其具有一半導(dǎo)體主要元件與一射頻次要元件，上述射頻次要元件具有一天線，上述天線為位于上述晶片上的偶極天線，其具有一終端T型板調(diào)諧元件(end T-shapedplate tuning element)。
圖5顯示一半導(dǎo)體晶片，其具有一半導(dǎo)體主要元件與一射頻次要元件，上述射頻次要元件具有一天線，上述天線是位于上述晶片上的偶極天線，其具有延伸的長(zhǎng)度。
圖6為圖2所示晶片的剖面圖。
圖7為一剖面圖，是顯示與圖2所示晶片同一形式的一晶片。
圖8為圖7所示晶片的俯視圖。
圖9為圖8圈起處的放大示意圖。
圖10為沿著圖9的剖面線10S-10S’的一剖面圖。
圖11顯示連接射頻標(biāo)記的一典型的半導(dǎo)體晶片。
圖12顯示圖11所示晶片中的一部分，其具有一種電路布局。
圖13顯示圖11所示晶片中的一部分，其具有另一種電路布局。
圖14是顯示一典型的射頻標(biāo)記的電性關(guān)連圖。
圖15為一示意圖，是顯示圖14所示的標(biāo)記中的只讀存儲(chǔ)器控制的一實(shí)施例。
圖16為一示意圖，是顯示一圖14所示的標(biāo)記中的只讀存儲(chǔ)器控制的另一實(shí)施例。
圖17為一示意圖，是顯示一圖14所示的標(biāo)記中的只讀存儲(chǔ)器控制的又另一實(shí)施例。
圖18為一分解的立體俯視示意圖，是顯示適用于球柵陣列封裝(ball grid array；BGA)的一晶片承載器的俯視圖，其是位于與圖11所示相同形式的晶片之下。
圖19顯示一圖18所示的晶片承載器的底面的仰視圖。
圖20顯示一球柵陣列封裝體，其是沿著圖18的剖面線20S-20S’的剖面圖，其具有圖18所示的晶片與晶片承載器，并具有將該二者封裝的封膠材料。
圖21為一立體示意圖，是顯示以第18、19、與20圖為基礎(chǔ)之已完成的球柵陣列封裝體，其具有一回路天線。
圖22為一立體示意圖，是顯示一已完成的球柵陣列封裝體，其具有二個(gè)回路天線。
圖23為一局部切開(kāi)的立體俯視示意圖，是顯示另一已完成的球柵陣列封裝體。
圖24為一立體示意圖，是顯示圖23所示的封裝體的底面的仰視圖。
圖25為一局部切開(kāi)的立體俯視示意圖，是顯示另一種晶片承載器的俯視圖。
圖26顯示一典型的射頻通訊器，其具有多個(gè)射頻標(biāo)記，經(jīng)由一網(wǎng)絡(luò)與一管理計(jì)算機(jī)通訊。
圖27為一俯視圖，是顯示一雙列封裝(dual in-linepackage；DIP)的晶片承載器，其具有一偶極天線。
圖28為一俯視圖，是顯示另一雙列封裝的晶片承載器，其具有一回路天線。
圖29為圖28所示的晶片承載器的立體俯視示意圖。
圖30為一立體示意圖，是顯示另一球柵陣列封裝體，其具有一回路天線。
圖31為一立體示意圖，是顯示又另一球柵陣列封裝體，其具有一回路天線。
圖32為一立體俯視示意圖，是顯示為了射頻功能所設(shè)計(jì)的一晶片承載器。
圖33為一立體俯視示意圖，是顯示為了射頻功能所設(shè)計(jì)的另一晶片承載器。
具體實(shí)施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下請(qǐng)參考圖1，一半導(dǎo)體晶片10具有一半導(dǎo)體主要元件1、一次要的射頻元件2與一密封環(huán)區(qū)85。半導(dǎo)體主要元件1包含一主要元件核心10于半導(dǎo)體晶片10的一中心區(qū)，其中半導(dǎo)體主要元件1的主要電路是位于上述中心區(qū)，連接元件11、12、13與14則位于半導(dǎo)體晶片10的一周邊區(qū)，圍繞主要元件核心10的周圍。連接元件11、12、13與14是用于使主要元件核心10的電路與封裝連結(jié)物、及其他晶片外的連結(jié)物(未繪示)之間發(fā)生連結(jié)。次要的射頻元件2包含一天線41以及一射頻核心，而射頻核心以次要核心3的形式來(lái)表現(xiàn)。在圖1中，天線41為單一的小型回路天線，其經(jīng)由連接片51與52連接至次要核心3。天線41是位于半導(dǎo)體晶片10的周邊區(qū)外側(cè)部分的一天線區(qū)，因此天線41的長(zhǎng)度大體上等于半導(dǎo)體晶片10的周長(zhǎng)。天線41是并列于密封環(huán)區(qū)85的上方。密封環(huán)區(qū)85通常是位于天線41(天線41的其他細(xì)節(jié)請(qǐng)參考圖6)的下方，為寬度10～100μm而在上述周邊區(qū)延伸而圍繞半導(dǎo)體晶片10的周圍的區(qū)域。一般晶片(如圖1所示的晶片10)的尺寸為5～100mm2。當(dāng)次要的射頻元件2的共振頻率為900MHz時(shí)，該幅射頻率的波長(zhǎng)為約30cm。
面積9～100mm2的半導(dǎo)體晶片，其邊長(zhǎng)分別為約3～10mm，因此周邊回路天線例如天線41(具有四部分，分別位于每邊)的長(zhǎng)度分別為約12～40mm。對(duì)于波長(zhǎng)λ為30cm的通訊頻率900MHz而言，上述周邊回路天線12～40mm的長(zhǎng)度分別為(λ/25)～(λ/8)。對(duì)于簡(jiǎn)單幾何形狀的小型天線(例如天線41)來(lái)作射頻通訊時(shí)，(λ/25)～(λ/8)的波長(zhǎng)范圍是于共振頻率可調(diào)范圍的(λ/32)～λ之內(nèi)。調(diào)整共振網(wǎng)絡(luò)(resonant network)的R、C、L值，可對(duì)天線作調(diào)諧，而借此達(dá)成優(yōu)良的天線性能。天線的R、C、L值可通過(guò)改變天線41的尺寸或加入與天線41連接的其他的導(dǎo)體調(diào)諧圖形(未示于圖1，請(qǐng)參考例如圖3、圖4與圖5)來(lái)改變。構(gòu)成天線(例如圖1所示的天線41)的段落，可以是單一的層狀物，亦可以置于一或多層中(請(qǐng)參考圖6至圖10所示的附加的內(nèi)部導(dǎo)體層)。在決定共振時(shí)，須注意電磁波在真空的速度大于在天線導(dǎo)體的速度。通常在天線導(dǎo)體的速度為在真空的光速C的百分之九十五。對(duì)小型半導(dǎo)體裝置而言，當(dāng)其天線尺寸、形狀接近共振波長(zhǎng)，上述效應(yīng)是有所幫助，因此小型裝置較容易調(diào)整而產(chǎn)生共振。
雖然圖1所示的天線41為一回路天線，但其所示僅僅為舉例，其亦可以是任何形式的天線，以適用于對(duì)應(yīng)的共振波長(zhǎng)。就天線41的天線長(zhǎng)度而言，其共振適用于小型半導(dǎo)體裝置，因?yàn)樘炀€長(zhǎng)度的增加是通過(guò)天線區(qū)的延伸，其延伸是因?yàn)閲@半導(dǎo)體主要元件1的周邊區(qū)，而非僅圍繞次要核心3的周邊。本發(fā)明是將小的次要元件及小的次要核心3結(jié)合遠(yuǎn)大于上述二者的半導(dǎo)體主要元件1與主要元件核心10。在使用相同的晶片制程技術(shù)的情況下，作為次要功能的射頻通訊功能是與一主要功能結(jié)合于同一晶片上。
每個(gè)半導(dǎo)體晶片除了具有上述主要功能之外，還具有作為次要功能的一射頻通訊功能。上述射頻通訊功能可完全獨(dú)立于上述主要功能之外、亦可與上述主要功能有交互作用。在一實(shí)例中，當(dāng)上述射頻通訊功能用于與一標(biāo)記連接，作為追蹤與上述半導(dǎo)體裝置相關(guān)的信息之用時(shí)，其功能是完全獨(dú)立于上述主要功能之外。在另一實(shí)例中，當(dāng)上述射頻通訊功能用于與上述主要功能的一通訊端口連接時(shí)，上述射頻通訊功能是邏輯性地與上述主要功能整合。
上述次要功能的射頻通訊是通過(guò)上述次要元件的發(fā)送器來(lái)發(fā)送射頻信號(hào)、與上述次要元件的接收器來(lái)接收射頻信號(hào)。上述次要元件為上述半導(dǎo)體裝置的一小構(gòu)件與一整合構(gòu)件。上述半導(dǎo)體裝置的次要元件通常與一外部的射頻通訊器例如一標(biāo)記讀取器作通訊。在某些實(shí)施例中，上述外部的射頻通訊器可為其他半導(dǎo)體裝置的次要元件。因此，一半導(dǎo)體裝置的次要元件的可與另一半導(dǎo)體裝置的另一次要元件、或一外部的射頻通訊器，作射頻通訊。
作為上述次要元件的次要功能的射頻通訊，是經(jīng)由上述次要元件的一天線。整合至上述半導(dǎo)體裝置而成為其構(gòu)件的天線，是定義為其內(nèi)部(internal)天線。通過(guò)上述內(nèi)部天線，可與一射頻通訊器的外部天線、或與另一半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部天線作通訊。
在圖2中，一半導(dǎo)體晶片10具有一半導(dǎo)體主要元件1與次要的射頻元件2，次要的射頻元件2具有一小型的雙圈式(two-turn)回路天線42，其包含一外圈回路42-1與一內(nèi)圈回路42-2。半導(dǎo)體主要元件1包含一主要元件核心10于半導(dǎo)體晶片10的一中心區(qū)，其中半導(dǎo)體主要元件1的主要電路是位于上述中心區(qū)，連接元件11、12、13與14則位于半導(dǎo)體晶片10的一周邊區(qū)而圍繞主要元件核心10的周圍。連接元件11、12、13與14是用于使主要元件核心10的電路與封裝連結(jié)物、及其他晶片外的連結(jié)物(未繪示)之間發(fā)生連結(jié)。
在圖2中，位于上述中心區(qū)的主要元件核心10，包含例如一接收輸入?yún)^(qū)TPRX、一發(fā)送輸出區(qū)TPTX、一相位閉鎖回路(phase-locked loop；PLL)區(qū)PLL、二時(shí)鐘區(qū)CLOCK、一帶隙(band gap)區(qū)BAND_GAP_&_MIS、一放大器區(qū)AMP、一數(shù)字區(qū)DIGITAL、與一發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器LED_DRIVER，其中接收輸入?yún)^(qū)TPRX的作用是根據(jù)傳輸協(xié)定(transport protocol或transfer protocol)接收通訊數(shù)據(jù)；發(fā)送輸出區(qū)TPTX的作用是根據(jù)傳輸協(xié)定發(fā)送通訊數(shù)據(jù)；時(shí)鐘區(qū)CL0CK的作用是產(chǎn)生與傳播時(shí)間信號(hào)；帶隙區(qū)BAND_GAP_&_MIS的作用是參考帶隙電壓(band gap voltage)來(lái)提供參考電壓；放大器區(qū)AMP的作用是放大信號(hào)；數(shù)字區(qū)DIGITAL的作用是進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。圖2繪示出連接元件11、12、13與14的個(gè)別的接合墊的細(xì)節(jié)。在主要元件核心10中，前述不同的已被命名的各區(qū)域之間的部分，是主要作為連接前述各區(qū)域之間的內(nèi)連線、與連接元件11、12、1314連接至前述各區(qū)域的內(nèi)連線。目前已知主要元件核心10、與其所展現(xiàn)的主要功能或其他功能，有多種不一樣的設(shè)計(jì)方式，當(dāng)然，未來(lái)可能發(fā)展出的更多種設(shè)計(jì)方式。圖2所示的主要元件核心10的特定的主要功能或其他功能僅為其中一例，而不用以限定本發(fā)明，任何在本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，當(dāng)可將主要元件核心10變更為其他的設(shè)計(jì)。
在圖2中，天線42為一小型的雙圈式回路天線，其包含外圈回路42-1與內(nèi)圈回路42-2。內(nèi)圈回路42-2連接于一次要核心3，延伸至半導(dǎo)體晶片10的周邊，圍繞半導(dǎo)體晶片10一圈，直到成為外圈回路42-1為止；外圈回路42-1則再圍繞半導(dǎo)體晶片10一圈，在接近次要核心3之處，在一交叉區(qū)與內(nèi)圈回路42-2交叉后，經(jīng)由上述交叉區(qū)的一交叉連接部4c而連接至次要核心3。交叉連接部4c是作自外圈回路42-1連接至次要核心3的導(dǎo)體，且未與內(nèi)圈回路42-2形成短路。上述交叉連接部4c的形成，是使用例如一下層的金屬連線(較好為頂層金屬的下一層，請(qǐng)參考后文對(duì)圖6所作描述中的元件956)。天線42的長(zhǎng)度大體上為半導(dǎo)體晶片10周長(zhǎng)的二倍。
在圖2所示的實(shí)施例中，其天線42為方形的螺旋纏繞式(spiral-wound)的回路天線，其纏繞圈數(shù)為二。為了呈現(xiàn)較佳的性能，天線長(zhǎng)度范圍通常較好為近似其載波波長(zhǎng)值。假設(shè)晶片尺寸為5mm×5mm，則天線42的長(zhǎng)度約4cm；對(duì)900MHz的載波而言，其波長(zhǎng)約30cm。天線42的長(zhǎng)度略小于上述波長(zhǎng)的四分之一，且會(huì)呈現(xiàn)電容性質(zhì)。可通過(guò)加入感應(yīng)線圈來(lái)消除上述電容性質(zhì)，以使天線42產(chǎn)生共振。因此，在某些實(shí)例中，通過(guò)圈數(shù)的增加可改善天線42的信號(hào)接收能力。而通常在設(shè)計(jì)天線時(shí)，設(shè)計(jì)參數(shù)的考量是以載波信號(hào)的波長(zhǎng)與晶片尺寸為基礎(chǔ)。
回路天線的頻寬通常約為其載波的中心頻率(centerfrequency)的十分之一，且頻率限制(frequency limit)為1GHz。相對(duì)于一等向性天線(isotropic antenna)，其增益范圍約1～3dB。
請(qǐng)參考圖3，一半導(dǎo)體晶片10具有一半導(dǎo)體主要元件1與一次要的射頻元件2。半導(dǎo)體主要元件1包含一主要元件核心10于半導(dǎo)體晶片10的一中心區(qū)，其中半導(dǎo)體主要元件1的主要電路是位于上述中心區(qū)，連接元件11、12、13與14則圍繞主要元件核心10的周圍。連接元件11、12、13與14是用于使主要元件核心10的電路與封裝連結(jié)物、及其他晶片外的連結(jié)物(未繪示)之間發(fā)生連結(jié)。
在圖3中，次要的射頻元件2包含有以一次要核心3形式展現(xiàn)的一射頻核心，以及內(nèi)建于晶片上的(on-chip)一偶極天線(dipoleantenna)43。偶極天線43具有一第一腳43-1與一第二腳43-2，二者是沿著半導(dǎo)體晶片10的邊緣延伸，在次要核心3的附近相交。第一腳43-1與第二腳43-2具有相同的長(zhǎng)度，其終端分別為晶片墊53-1與53-2。晶片墊53-1與53-2是作為調(diào)諧區(qū)段，用以調(diào)整第一腳43-1與第二腳43-2的電感值，并調(diào)整偶極天線43的電氣特性與使其產(chǎn)生共振。具導(dǎo)體性質(zhì)的晶片墊53-1與53-2，其一線性尺寸(寬度)異于第一腳43-1與第二腳43-2的一線性尺寸(寬度)。通常，上述調(diào)諧區(qū)段的尺寸是大于其他部分；亦即，例如晶片墊53-1與53-2的寬度大于第一腳43-1與第二腳43-2的寬度。此設(shè)計(jì)會(huì)使偶極天線43中的電流分布移向終端調(diào)諧區(qū)段，其優(yōu)點(diǎn)在于增加輻射電阻與改善接收與發(fā)射模式下的天線效率。此設(shè)計(jì)的另一優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)偶極天線43的尺寸小于波長(zhǎng)的四分之一(因?yàn)榫叽绲南拗频木壒?時(shí)，仍能使偶極天線43產(chǎn)生共振。圖3所示的晶片墊53-1與53-2是位于半導(dǎo)體晶片10的最上層。在另一實(shí)施例中，具導(dǎo)體性質(zhì)的晶片墊53-1與53-2可由半導(dǎo)體晶片10的其他層例如內(nèi)層(例如為圖7所示的層狀物956)所形成，并經(jīng)由導(dǎo)通孔或電容性或電感性的耦合，電性連接至位于最上層的第一腳43-1與第二腳43-2。
雖然圖3所示的實(shí)施例中的偶極終端的晶片墊53-1與53-2為矩形，其亦可以使用足以達(dá)成有效率地執(zhí)行電磁輻射的接收/傳送的其他形狀。又第一腳43-1與第二腳43-2不一定需要呈現(xiàn)直線的圖形，而亦可以是交錯(cuò)形的圖形(alternating shape pattern)例如為一“交錯(cuò)階級(jí)”形的圖形(alternating step shapedpattern)、或是足以達(dá)成有效率地執(zhí)行電磁輻射的接收/傳送的其他任何形狀。上述交錯(cuò)形天線圖形的一例是繪示于圖4的交錯(cuò)階級(jí)形的圖形。
請(qǐng)參考圖4，一半導(dǎo)體晶片10具有一半導(dǎo)體主要元件1與一次要的射頻元件2，次要的射頻元件2具有一偶極天線44，偶極天線44具有一第一腳44-1與一第二腳44-2。半導(dǎo)體主要元件1包含一主要元件核心10于半導(dǎo)體晶片10的一中心區(qū)，其中半導(dǎo)體主要元件1的主要電路是位于上述中心區(qū)，連接元件11、12、13與14則位于半導(dǎo)體晶片10的一周邊區(qū)而圍繞主要元件核心10的周圍。連接元件11、12、13與14是用于使主要元件核心10的電路與封裝連結(jié)物、及其他晶片外的連結(jié)物(未繪示)之間發(fā)生連結(jié)。
在圖4中，次要的射頻元件2包含一次要核心3與位于晶片上的一偶極天線44，其中第一腳44-1與一第二腳44-2是位于上述周邊區(qū)外側(cè)部分的一天線區(qū)，而沿著半導(dǎo)體晶片10的邊緣延伸，在次要核心3的附近相交。第一腳44-1與第二腳44-2具有相同的長(zhǎng)度，其分別具有一方波階級(jí)區(qū)段(section)與一終端區(qū)段，上述方波階級(jí)區(qū)段是沿著延長(zhǎng)了第一腳44-1與第二腳44-2的長(zhǎng)度，且第一腳44-1與第二腳44-2分別終止于終端T型板54-1與54-2。終端T型板54-1與54-2是作為調(diào)諧區(qū)段，用以調(diào)整第一腳44-1與第二腳44-2的感應(yīng)值(reactive values)，并調(diào)整偶極天線44的電氣特性與使其產(chǎn)生共振。
在第一腳44-1與第二腳44-2的方波階級(jí)區(qū)的“階級(jí)”的周期，是根據(jù)接合墊間距(pad pitch，其為接合墊寬度與夾于二相鄰接合墊之間的空間寬度之和)來(lái)做決定，以進(jìn)一步強(qiáng)化其移動(dòng)電流分布的效果。與前文對(duì)圖3所作敘述相同，為了增加輻射電阻，終端“T”型板54-1與54-2是置于偶極的終端。
圖4所示的偶極天線的頻寬通常約為其載波的中心頻率(center frequency)的十分之一，且頻率限制(frequency limit)為8GHz，相對(duì)于一等向性天線(isotropic antenna)，其增益范圍約1～3dB。
請(qǐng)參考圖5，一半導(dǎo)體晶片10具有一半導(dǎo)體主要元件1與一次要的射頻元件2，次要的射頻元件2具有在晶片上的一偶極天線45，偶極天線45具有一第一內(nèi)腳45-1、一第二內(nèi)腳45-2、與一外腳45-0。半導(dǎo)體主要元件1包含一主要元件核心10于半導(dǎo)體晶片10的一中心區(qū)，其中半導(dǎo)體主要元件1的主要電路是位于上述中心區(qū)，連接元件11、12、13、與14則位于半導(dǎo)體晶片10的一周邊區(qū)而圍繞主要元件核心10的周圍。連接元件11、12、13與14是用于使主要元件核心10的電路與封裝連結(jié)物、及其他晶片外的連結(jié)物(未繪示)之間發(fā)生連結(jié)。
在圖5中，次要的射頻元件2包含有以一次要核心3形式展現(xiàn)的一射頻核心，與位于晶片上的一偶極天線45，偶極天線45的第一圈具有第一內(nèi)腳45-1與外腳45-0的一部分，第一圈位于上述周邊區(qū)外側(cè)部分的一天線區(qū)，而沿著半導(dǎo)體晶片10的一邊緣延伸；偶極天線45的第二圈具有一第二外腳45-2與外腳45-0的一部分，第二圈位于上述周邊區(qū)外側(cè)部分的一天線區(qū)，而沿著半導(dǎo)體晶片10的另一相鄰的邊緣延伸。上述第一圈與上述第二圈連接至次要核心(通訊元件中心)3。第一內(nèi)腳45-1及并列的外腳45-0的一部分、與第二內(nèi)腳45-2及并列的外腳45-0的一部分具有相同的長(zhǎng)度，第一內(nèi)腳45-1與第二內(nèi)腳45-2的終端分別為晶片墊55-1與55-2。晶片墊55-1與55-2是作為調(diào)諧區(qū)段，通過(guò)調(diào)整第一內(nèi)腳45-1、第二內(nèi)腳45-2與外腳45-0的感應(yīng)值以調(diào)整偶極天線45的電氣特性并使其產(chǎn)生共振。
圖5所示的實(shí)施例為一折疊型的偶極天線，通常具有較大的輻射電阻，一般為一偶極天線的輻射電阻的四倍。矩形的晶片墊55-1與55-2放在偶極終端，以改善天線在接收與傳送方面的性能。
內(nèi)建(built-in)于晶片上的內(nèi)部天線設(shè)計(jì)已經(jīng)在圖1至圖5所示的各種實(shí)施例中描述解釋了。其他的實(shí)施例則可以結(jié)合不同種類的天線型式，而形成“混合式”(hybrid)天線。例如將一折疊型的偶極天線連接至一偶極天線，而形成一“混合式”天線，以強(qiáng)化一內(nèi)建天線的性能。
前述各種實(shí)施例中的內(nèi)建天線是由接觸墊金屬所構(gòu)成，通常為晶片制程中用以形成接觸墊(接合墊)的鋁銅材料。上述天線設(shè)計(jì)的圖形化通常是使用定義前述接觸墊的罩幕，因此前述晶片制程進(jìn)行時(shí)，不需為了建構(gòu)上述內(nèi)部天線而增加額外的成本。
圖6是顯示圖2所示的半導(dǎo)體晶片10的周邊區(qū)的沿著剖面線6S-6’S的剖面圖，其顯示外圈回路42-1與內(nèi)圈回路42-2的天線導(dǎo)體及其下方的結(jié)構(gòu)。外圈回路42-1與內(nèi)圈回路42-2的天線導(dǎo)體是并列于密封環(huán)區(qū)85的上方。密封環(huán)區(qū)85是位于半導(dǎo)體晶片10的周邊區(qū)而圍繞半導(dǎo)體晶片10的周長(zhǎng)，其寬度約10～100μm。
半導(dǎo)體晶片10具有一硅基底91，其支撐多個(gè)介電層89，包含一層間介電層(inter-layer dielectric，ILD)891、金屬間介電層(inter-metal dielectric，IMD)892、893、894、895、896及897、與多個(gè)導(dǎo)體層95。導(dǎo)體層95則包含層狀物951、952、953、954、955與956。導(dǎo)體層95是通過(guò)多個(gè)連接物而形成內(nèi)連線，上述連接物為形成于介層窗(via)中的介層連接物98，其貫穿于相鄰二導(dǎo)體層95間的金屬間介電層而連接二者。通常第一層狀物951是經(jīng)由貫穿層間介電層891的介層連接物(contact)99與硅基底91連接，以對(duì)其上各層提供機(jī)械性的支撐。密封環(huán)的元件包含有介層連接物98與99、介電層89與導(dǎo)體層95；這些元件的排列則提供了半導(dǎo)體晶片10周圍的機(jī)械結(jié)構(gòu)與支撐?？偠灾閷舆B接物98、99與導(dǎo)體層95的這些金屬元件，是從下到上全部連接在一起，而形成了金屬格狀結(jié)構(gòu)，這金屬格狀結(jié)構(gòu)則機(jī)械性地支撐了介電層89。外圈回路42-1與內(nèi)圈回路42-2的天線導(dǎo)體是形成于一保護(hù)層97上，其中保護(hù)層97是位于最上層的層狀導(dǎo)電物956的上方。外圈回路42-1與內(nèi)圈回路42-2的天線導(dǎo)體是使用形成半導(dǎo)體晶片10其他層別的晶片制程，來(lái)形成于半導(dǎo)體晶片10的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上。
在圖6中，導(dǎo)體層95通常為金屬導(dǎo)體(例如鋁或銅)，其厚度為300～600nm。最上層的層狀物956的材質(zhì)可和其內(nèi)的其他層狀物相似，而厚度通常大于其他的層狀物，通常其厚度可達(dá)600～1000nm。用于外圈回路42-1與內(nèi)圈回路42-2的金屬則通常為鋁銅合金，厚度約為800～1500nm。
層間介電層891通常為一氧化物絕緣材料，其厚度約為300～800nm；而金屬間介電層892、893、894、895、896及897通常為氧化物或其他介電常數(shù)小于氧化物的介電質(zhì)(低介電常數(shù)介電質(zhì))，亦可為復(fù)合介電質(zhì)，其包含數(shù)種介電常數(shù)不同的介電質(zhì)，其厚度約為300～1500nm。保護(hù)層97通常為復(fù)合介電質(zhì)，包含擇自氮化物、氮氧化物、與氧化物的多層，其厚度通常約為1500～1700nm。
密封環(huán)區(qū)85的寬度通常約為10～100nm，其為一必要的設(shè)計(jì)，是用以提供晶片的機(jī)械支撐并在晶片的周圍提供屏障，防止離子或其他化學(xué)污染物擴(kuò)散進(jìn)入主動(dòng)電路所在的晶片區(qū)。
在另一實(shí)施例中，置于一周邊區(qū)中，天線下方的密封環(huán)結(jié)構(gòu)可以作為接地電位或其他參考電壓。
圖7為沿著圖8(其為圖2的半導(dǎo)體晶片10的另一實(shí)施例)的剖面線7S-7’S的一剖面圖。密封環(huán)區(qū)85為寬度10～100nm，圍繞著圖8所示的半導(dǎo)體晶片10的周長(zhǎng)。在圖7所示的實(shí)施例中，左邊的密封環(huán)是天線外圈47-1的一個(gè)區(qū)段，右邊的密封環(huán)是天線內(nèi)圈47-2的一個(gè)區(qū)段。在圖7所示的第一樣態(tài)中，將金屬材質(zhì)的接合墊導(dǎo)電物88-1與88-2(以虛線顯示，其在另一樣態(tài)中可選擇性地連接至天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2)予以忽略而當(dāng)成作不存在；在圖7所示的第二樣態(tài)中，天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2，分別通過(guò)接合墊88-1與88-2，延伸而穿過(guò)保護(hù)層97。
在圖7中，半導(dǎo)體晶片10具有一硅基底91，其支撐多個(gè)介電層89(包含一層間介電層891、金屬間介電層892、893、894、895、896及897)與多個(gè)導(dǎo)體層95(包含層狀物951、952、953、954、955與956)。導(dǎo)體層95是通過(guò)多個(gè)連接物而形成內(nèi)連線。上述連接物為形成于介層窗(via)中的介層連接物98，貫穿于相鄰二導(dǎo)體層95間的金屬間介電層而連接二者。第一層狀物951經(jīng)由貫穿層間介電層891的介層連接物(contact)99與硅基底91上的一絕緣層86(例如為氧化物)連接，以建構(gòu)出對(duì)絕緣層86及硅基底91以上的各層的機(jī)械性支撐。絕緣層86是使硅基底91與導(dǎo)體層95電性隔離。因此，導(dǎo)體層95中的層狀物951、952、953、954、955與956通過(guò)貫穿于各介電層89的介層連接物98與99而互相連接在一起，形成一金屬格狀結(jié)構(gòu)(metal grid)，集合而成為天線。左邊的密封環(huán)成為天線外圈47-1，而右邊的密封環(huán)成為天線內(nèi)圈47-2。天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2除了在某一定區(qū)域連接(繪示于圖8、圖9)之外，在上述周邊區(qū)中彼此電性隔離。
請(qǐng)參考圖8，一半導(dǎo)體晶片10具有一半導(dǎo)體主要元件1、一次要的射頻元件2與一密封環(huán)區(qū)85。半導(dǎo)體主要元件1包含一主要元件核心10于半導(dǎo)體晶片10的一中心區(qū)，其中半導(dǎo)體主要元件1的主要電路是位于上述中心區(qū)，連接元件11、12、13與14則位于半導(dǎo)體晶片10的一周邊區(qū)，而圍繞主要元件核心10的周圍。連接元件11、12、13與14是用于使主要元件核心10的電路與封裝連結(jié)物、及其他晶片外的連結(jié)物(未繪示)之間發(fā)生連結(jié)。次要的射頻元件2包含一次要核心3、天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2(天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2分別是圖7左邊的密封環(huán)結(jié)構(gòu)與右邊的密封環(huán)結(jié)構(gòu))。天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2構(gòu)成了連接至次要核心3的一小型的雙圈式回路天線。天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2的交叉連接處是位于次要核心3的附近，而交叉區(qū)F9的細(xì)節(jié)則繪示于圖9。
在圖8中，天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2的長(zhǎng)度分別大體上等于半導(dǎo)體晶片10的周長(zhǎng)，其所在區(qū)域位于半導(dǎo)體晶片10的邊緣與連接元件11、12、1314之間，寬度約20～100μm，延伸而圍繞半導(dǎo)體晶片10的周圍。類似圖8所示半導(dǎo)體晶片10的晶片的面積一般約為5～100mm2，當(dāng)天線在約900MHz的通訊頻率下操作時(shí)，其幅射頻率的波長(zhǎng)λ為約30cm時(shí)，包含天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2的周邊天線長(zhǎng)度約為9.3～40mm。這樣的回路天線的長(zhǎng)度僅是波長(zhǎng)的幾分之一。對(duì)使用具簡(jiǎn)單形狀(像是天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2)的小型天線的射頻通訊而言，波長(zhǎng)是在共振操作的期許范圍內(nèi)，所以能具有良好的天線性能表現(xiàn)。
圖9為一示意圖，顯示圖8中的交叉區(qū)F9的細(xì)節(jié)。天線外圈47-1是圍繞圖8所示的半導(dǎo)體晶片10的一整圈，以天線外圈47-1t的形式出現(xiàn)在圖9的上緣，以天線外圈47-1s的形式出現(xiàn)在圖9的左緣。天線內(nèi)圈47-2是圍繞圖8與圖2所示的半導(dǎo)體晶片10的一整圈，以天線內(nèi)圈47-2t的形式出現(xiàn)在圖9的上緣，以天線外圈47-2s的形式出現(xiàn)在圖9的左緣。天線外圈47-1s與天線內(nèi)圈47-2t之間的交叉連接是通過(guò)位于鄰近次要核心3之處的一交叉連接物47-3。天線外圈47-1t位于上方，經(jīng)由一交叉連接物47-4與一饋線846連接至次要核心3，而交叉連接物47-3在交叉連接物47-4的下方與其交叉。在旁邊的天線內(nèi)圈47-2s則經(jīng)由一饋線845連接至次要核心3。
在圖9中，交叉連接物47-3、47-4與饋線845、846為將天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2連接至次要核心3的核心連接元件的一例。
圖10為沿著圖9的剖面線10S-10’S的一剖面圖，是顯示在交叉區(qū)中的天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2的剖面結(jié)構(gòu)。在圖10中，半導(dǎo)體晶片10具有一硅基底91，其支撐多個(gè)介電層89(包含一層間介電層891、金屬間介電層892、893、894、895、896及897)與多個(gè)導(dǎo)體層95(包含層狀物951、952、953、954、955、與956)。導(dǎo)體層95是通過(guò)多個(gè)連接物而互相連接，上述連接物為形成于介層窗(via)中的介層連接物98，其貫穿于相鄰二導(dǎo)體層95間的金屬間介電層而連接二者。第一層狀物951是經(jīng)由貫穿層間介電層891的介層連接物(contact)99與硅基底91上的一絕緣層86(例如為氧化物)連接，以建構(gòu)出對(duì)絕緣層86及硅基底91以上的各層的機(jī)械性支撐。絕緣層86是使硅基底91與導(dǎo)體層95電性隔離，其厚度通常為200～800nm。
在圖10中，天線外圈47-1t是由前述金屬格狀結(jié)構(gòu)所形成，其特別包含有層狀物953與954之間的介層連接物983-4。因此，天線外圈47-1t是自絕緣層86延伸至保護(hù)層97，而成為一導(dǎo)體格狀結(jié)構(gòu)。
在圖10中，交叉連接物47-3與47-4是由金屬格狀結(jié)構(gòu)所形成，其包含導(dǎo)體層95(具有層狀物951、952、953、954、955與956)，而導(dǎo)體層95是通過(guò)貫穿介電層89的多個(gè)介層連接物99與介層連接物98而形成內(nèi)連線。位于層狀物953與954之間介層連接物983-4有出現(xiàn)在圖10左側(cè)，所以使天線外圈47-1t由介層連接物99開(kāi)始電性連接至頂層的層狀物956。層狀物953與954之間的介層連接物983-4則未出現(xiàn)于圖10右側(cè)，因此金屬間介電層894是電性隔離交叉連接物47-3與47-4。交叉連接物47-3在交叉連接物47-4的下方與其交叉。對(duì)應(yīng)到圖10的左側(cè)的介層連接物983-4，圖10右側(cè)介于層狀物953與954之間的介層連接物是被移除。被移除的介層連接物亦可以是其他層的介層連接物，例如層狀物954、955之間的介層連接物、層狀物952、953之間的介層連接物、或上述的組合。在交叉區(qū)中可通過(guò)介層連接物的移除來(lái)達(dá)成電性隔離的效果，而被移除介層連接物之間的一層或是數(shù)層導(dǎo)體層95也可以被一起移除。
雖然圖9的天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2(以及圖10的交叉連接物47-3與47-4)在圖10中是為水平并列分離的狀態(tài)，另一實(shí)施例中的天線外圈與天線內(nèi)圈則可呈現(xiàn)垂直并排分離的狀態(tài)。例如，上述另一實(shí)施例中，等效于天線外圈47-1與天線內(nèi)圈47-2的導(dǎo)體，可如交叉連接物47-3與47-4一般，中間隔著金屬間介電層894而垂直并排分離。通常半導(dǎo)體晶片10可具有多個(gè)被垂直或水平隔離的垂直或水平導(dǎo)體的組合。雖然說(shuō)圖1至圖5所示的天線是位于頂層(如圖6所例示)，這些天線也可以如前文對(duì)圖10所作敘述，用不同層的交叉連接物，安排在其他不同的層別中。
在圖11中，半導(dǎo)體晶片22為一典型的四個(gè)射頻標(biāo)記24的晶片，包含射頻標(biāo)記241、242、243與244，其分別儲(chǔ)存著標(biāo)記辨別記號(hào)Dx，y、Dx1，y、Dx，y1與Dx1，y1。在某些實(shí)施例中，因?yàn)榫锹浣?jīng)常是空著的，所以可以在四個(gè)空白區(qū)角落處放置四個(gè)射頻標(biāo)記。在每個(gè)晶片中置入超過(guò)一個(gè)標(biāo)記，可幫助增加每個(gè)晶片的儲(chǔ)存容量，以及/或是提供備用(冗余)標(biāo)記(redundancy)。當(dāng)希望有高可靠度時(shí)，備用(冗余)標(biāo)記特別有用。通常在一個(gè)晶片內(nèi)置入一或多個(gè)標(biāo)記并不會(huì)影響主要核心111的主要核心電路的原始布局或功能。雖然圖11中當(dāng)成例子的半導(dǎo)體晶片22具有四個(gè)射頻標(biāo)記24，每個(gè)晶片所具有的標(biāo)記數(shù)量亦可有所不同，亦可以依據(jù)每個(gè)晶片的角落空白區(qū)的數(shù)量或其他的布局考量，將標(biāo)記數(shù)量減為四個(gè)以下。射頻標(biāo)記24是物理性地附著于半導(dǎo)體晶片22，在一實(shí)施例中，射頻標(biāo)記24是通過(guò)與形成主要核心111相同的晶片制程所制造而內(nèi)建于晶片中。每個(gè)射頻標(biāo)記24各構(gòu)成一個(gè)次要核心3(類似射頻核心，如圖1至圖5所示的次要核心3)。在另一實(shí)施例中，射頻標(biāo)記24是以額外的制程技術(shù)制造，然后將其貼附于半導(dǎo)體晶片22上，而成為置入式(add-on)標(biāo)記。在上述實(shí)施例中，射頻標(biāo)記24均與半導(dǎo)體晶片22附著。射頻標(biāo)記24的核心、不含其天線所占據(jù)的面積，通常不大于半導(dǎo)體晶片22的總面積的百分之一。
在圖11中，當(dāng)一個(gè)晶片上出現(xiàn)超過(guò)一個(gè)標(biāo)記時(shí)，每個(gè)標(biāo)記可擁有不同的設(shè)計(jì)。在圖11所示的例子中，每個(gè)射頻標(biāo)記24的設(shè)計(jì)皆如同圖14所示般大致相同，只是每個(gè)射頻標(biāo)記24中的定址(ADDIN)電路61不同，來(lái)提供一個(gè)獨(dú)特的地址(address)，使四個(gè)晶片之間能夠彼此區(qū)別。在邏輯上，一晶片上的每個(gè)標(biāo)記是提供不同的低地址位(low-order address bits)來(lái)彼此區(qū)分。在一個(gè)以四晶片的實(shí)施例中，二元式的低地址位是由每個(gè)晶片上的定址電路61提供。上述二元式的低地址位是通過(guò)如二種電壓電平(voltagelevel)(例如高電壓電平Vcc與低電壓電平ground)來(lái)代表邏輯的“0”與邏輯的“1”。射頻標(biāo)記241、242、243與244分別編碼為00、01、10與11。上述用以編碼的二個(gè)電壓電平可以通過(guò)切換、直接連線(例如金屬線或內(nèi)連線)、或其他便利的方法而提供。上述具有編碼值的切換或直接連線結(jié)構(gòu)，已經(jīng)可以通過(guò)已知的罩幕式只讀存儲(chǔ)器的罩幕布局圖形來(lái)完成。
在圖11中，每個(gè)射頻標(biāo)記241、242、243與244各包含一天線外腳49-1與一天線內(nèi)腳49-2，其中天線外腳49-1是沿著半導(dǎo)體晶片22的一個(gè)邊延伸，而天線內(nèi)腳49-2則對(duì)應(yīng)其天線外腳49-1，沿著半導(dǎo)體晶片22的一相垂直鄰邊延伸。每個(gè)射頻標(biāo)記24的二只天線腳則形成一對(duì)稱的偶極天線。而在一實(shí)施例中，每一只天線腳的長(zhǎng)度約為λ/4，因此具有天線外腳49-1與天線內(nèi)腳49-2的偶極天線的總長(zhǎng)度就大約為(λ/2)。除了前述的天線之外，亦可以使用其他適合的天線。上述天線可以是如前文對(duì)圖6、圖11所作敘述，將其置于表面上；亦可以是如前文對(duì)圖7至圖10所作敘述，將其置于內(nèi)層。
在圖11中，其符合圖15的應(yīng)用的實(shí)施例，射頻標(biāo)記241的輸入線39x與39y、射頻標(biāo)記242的輸入線39x1與39y、射頻標(biāo)記243的輸入線39x與39y1與射頻標(biāo)記244的輸入線39x1與39y1是連接至不同的晶片墊49。當(dāng)晶片連上電源作區(qū)分測(cè)試(sort test)時(shí)，是以直流電供應(yīng)成對(duì)的輸入線39x與39y、輸入線39x1與39y、輸入線39x與39y1以及輸入線39x1與39y1。在作區(qū)分測(cè)試時(shí)，每個(gè)射頻標(biāo)記241、242、243與244會(huì)被接上電源，而通過(guò)圖26所示的通訊器40的作用，通過(guò)定址電路61所提供的低地址位定址，各分別對(duì)射頻標(biāo)記241、242、243與/或244執(zhí)行初始化。除此之外，輸入元件(inputs)39亦可作為天線的連接器(請(qǐng)參考圖23)。
當(dāng)以無(wú)線的射頻標(biāo)記24用晶片制程制造時(shí)，相關(guān)射頻標(biāo)記24的布局圖案的信息與相關(guān)主要核心111的主要功能電路的布局圖案的信息，將統(tǒng)合并入一布局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中。并有射頻標(biāo)記24的相關(guān)信息與主要核心111的主要功能電路的相關(guān)信息的布局信息，會(huì)印在一組罩幕內(nèi)，而同時(shí)排程，成于半導(dǎo)體制程的一部分中。因此在制程完成時(shí)，無(wú)線的射頻標(biāo)記24便成為半導(dǎo)體晶片22的一部分。由于標(biāo)準(zhǔn)的互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制程已經(jīng)廣泛地被接受了，對(duì)許多半導(dǎo)體制造商而言，用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS制程的基礎(chǔ)下作無(wú)線的射頻標(biāo)記設(shè)計(jì)是相當(dāng)便利。然而無(wú)線的射頻標(biāo)記24的設(shè)計(jì)亦可以其他的制程技術(shù)為基礎(chǔ)之下進(jìn)行，例如為雙載流子互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體制程(BiCMOS，結(jié)合雙載流子制程與CMOS制程的技術(shù))、嵌入式非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)(結(jié)合非易失性存儲(chǔ)器制程與CMOS制程的技術(shù))或其他可用以制造積體電路的技術(shù)。上述非易失性存儲(chǔ)器的制程可為制造快閃電流可抹除可程序只讀存儲(chǔ)器(flash electrically erasable programmable read-only memory；flash EEPROM)、鐵電(強(qiáng)誘電)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ferroelectric random access memory；FRAM)、磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(magnetic random access memory；MRAM)、相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(phase-change random access memory；PCRAM)、有機(jī)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(organic random access memory；ORAM)、及傳導(dǎo)橋接隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(conductive bridging random aceessmemory；CBRAM)等已知的技術(shù)。前文對(duì)圖1至圖10所作敘述中提及的天線可以前述的標(biāo)準(zhǔn)制程技術(shù)或其他的制程技術(shù)來(lái)制造。
在圖12是圖11所示的半導(dǎo)體晶片22的一部分的另一個(gè)例子，且適用于圖16所示的實(shí)施例。晶片墊49連接射頻標(biāo)記241的輸入線39y，置于半導(dǎo)體基底上的導(dǎo)體層66上的絕緣層65之上。門81的輸入62則具有一金屬線段(trace)，與射頻標(biāo)記241的內(nèi)部與電源供應(yīng)器36(請(qǐng)參考圖14)的輸出接觸。
在圖13是圖11所示的半導(dǎo)體晶片22的一部分的另一個(gè)例子，且適用于圖17所示的實(shí)施例。射頻標(biāo)記241為一多層結(jié)構(gòu)，包含門81。門81接收輸入39y與另一輸入67，輸入線39y設(shè)于絕緣層65的表面之上的金屬線段、連接接合墊49與介層連接物39v。介層連接物39v是穿透絕緣層65而連接至門81的第一電極96v。門81的另一輸入67，當(dāng)成絕緣層65表面上的一金屬線段一樣，連接介層連接物67v1與67v2。介層連接物67v1是穿透絕緣層65而連接至區(qū)域66的電極96v1；介層連接物67v2是穿透絕緣層65而連接至門81的第二電極96v2。門81具有一輸出(未繪示)，其連接至對(duì)圖14與圖17圖所作敘述中的射頻標(biāo)記241的其他電路(未繪示)。圖13所示的結(jié)構(gòu)為一概要的圖式，亦可以使用任何已知的結(jié)構(gòu)，以適當(dāng)?shù)倪壿嬰娖?logical level)提供給內(nèi)部連線至門81。
圖14是顯示一典型的射頻標(biāo)記的電性示意圖，其為功能方塊圖，顯示如前文對(duì)圖1、圖7、圖8所作敘述中提及的典型的射頻標(biāo)記24，其為連接至半導(dǎo)體晶片22的類型。無(wú)線射頻標(biāo)記24包含一存儲(chǔ)器29、一控制器30、一射頻接口32與一耦合元件34，其中存儲(chǔ)器29包含一只讀存儲(chǔ)器26與一電流可抹除可程序只讀存儲(chǔ)器28。射頻接口32將來(lái)自其所接收的射頻信號(hào)的能量提供給一電源供應(yīng)器36，其產(chǎn)生一直流電壓(Vcc)作用于一輸出元件6214，提供電能給無(wú)線射頻標(biāo)記24中的其他部件。通常電源供應(yīng)器36提供給射頻標(biāo)記24的能量是來(lái)自如同圖26所示的射頻通訊器40所接收的射頻信號(hào)的能量。除了前述方式之外，電源供應(yīng)器36亦可以自一直流電源供應(yīng)器(未繪示)取得能量，而這樣的直流電源供應(yīng)器一般是會(huì)出現(xiàn)在圖1至圖5所示的主要元件1中。
在射頻標(biāo)記24的某些實(shí)施例中，一只讀存儲(chǔ)器控制元件37提供一控制輸入63至只讀存儲(chǔ)器26，使數(shù)據(jù)可以被寫入只讀存儲(chǔ)器26。在射頻標(biāo)記24的某些實(shí)施例中，一定址(置入式)電路(addresscircuit)61將地址位(address bits)提供給控制器30，以供區(qū)別同一顆晶片上的多個(gè)標(biāo)記。射頻接口32與耦合元件34包含輸入/輸出(I/O)單元73，以與前文對(duì)圖26所作敘述提及的射頻通訊器40作電性通訊，來(lái)處理標(biāo)記的信息。
射頻標(biāo)記24是經(jīng)由耦合元件34來(lái)與圖26所示的射頻通訊器40進(jìn)行通訊。耦合元件34通常為一天線，其阻抗可通過(guò)來(lái)自射頻接口32的信號(hào)來(lái)作調(diào)整。只讀存儲(chǔ)器26通常為一次寫入只讀存儲(chǔ)器(one-time programmable；OTP)，用來(lái)儲(chǔ)存永久性的數(shù)據(jù)，像是一晶片辨識(shí)碼(chip ID)。只讀存儲(chǔ)器26可為一電子式可程序只讀存儲(chǔ)器(electrically programmable ROM；EPROM)，可以用電性操作的方式寫入數(shù)據(jù)。只讀存儲(chǔ)器26也可為一罩幕式只讀存儲(chǔ)器，其在制造過(guò)程中經(jīng)由罩幕的布局存入信息。當(dāng)只讀存儲(chǔ)器26為一電子式可程序元件時(shí)，控制輸入(線)63上的一致能信號(hào)(enable signal)可使控制器30進(jìn)行定址、并將信息存入只讀存儲(chǔ)器26，以將射頻標(biāo)記24初始化。電子式可抹除可程序只讀存儲(chǔ)器28為多次寫入只讀存儲(chǔ)器(many-time programmable；MTP)，用來(lái)儲(chǔ)存其他形式的數(shù)據(jù)(例如客戶編號(hào)與該晶片功能性測(cè)試的結(jié)果)。在另一實(shí)施例中，電子式可抹除可程序只讀存儲(chǔ)器28的一部分可用以提供只讀存儲(chǔ)器26的功能，可在該部分電性寫入各標(biāo)記所具備的識(shí)別數(shù)據(jù)，作為保密的用途。上述識(shí)別數(shù)據(jù)一般包含標(biāo)記識(shí)別碼與一密碼，用于依據(jù)一保密協(xié)定來(lái)與一通訊器通訊。
在圖15、圖16、圖17中，圖14中的只讀存儲(chǔ)器控制元件37以不同的實(shí)施例表示，而這些實(shí)施例跟以晶片制程形成于晶片上的標(biāo)記的初始化方法相關(guān)。在圖15中，只讀存儲(chǔ)器控制元件37具有二個(gè)輸入線，連接與門81(AND gate)。當(dāng)上述二個(gè)輸入線接上電源時(shí)，與門81的條件就滿足了，因此將一寫入致能信號(hào)(writeenable signal)，透過(guò)控制輸入(線)63，提供至只讀存儲(chǔ)器26。在圖15中二個(gè)連接至與門81的輸入線39x與39y是來(lái)自一晶片的接合墊(請(qǐng)參考圖11)。在圖16中，輸入線39y是來(lái)自一晶片的接合墊(請(qǐng)參考圖11)；而輸入線62則來(lái)自圖14所示的電源供應(yīng)器36。在圖17中，輸入線39y是來(lái)自一晶片的接合墊(請(qǐng)參考圖11)；輸入線67則為一晶片的接地，其經(jīng)由一反向輸入(inverting input)連接至與門81。圖15、圖16、圖17的只讀存儲(chǔ)器控制元件37包含具非反向輸入或反向輸入的與門，其他的邏輯門，例如具非反向輸入或反向輸入的與非門(NAND gate)，也可以使用。
當(dāng)只讀存儲(chǔ)器26以前文對(duì)圖15、圖16、圖17所作敘述中提及的方式或其他等效的方式啟動(dòng)時(shí)，圖26的通訊器40或其等效裝置就將初始化的信息傳入只讀存儲(chǔ)器26中。當(dāng)任一連接至與門81的輸入線上的電源移除時(shí)，只讀存儲(chǔ)器26就真正成為且維持在“只讀”狀態(tài)，來(lái)執(zhí)行標(biāo)記的正常運(yùn)作。
在圖15、圖16、圖17圖所示的各個(gè)實(shí)施例中，譬如說(shuō)，在作晶圓的區(qū)分測(cè)試時(shí)，連接與門81的二條輸入線就會(huì)被供電。在上述區(qū)分測(cè)試的過(guò)程中，此時(shí)晶片都還在晶圓上，是通過(guò)直流電的施加來(lái)一一選擇晶片。當(dāng)直流電施加于一特定的晶片以便進(jìn)行區(qū)分測(cè)試時(shí)，該特定晶片的射頻標(biāo)記24亦接受了該直流電。隨著射頻標(biāo)記24被施加直流電源，射頻通訊器40可執(zhí)行一初始化程序?qū)?biāo)記辨識(shí)碼寫入射頻標(biāo)記24中，而未被施加電源的晶片的射頻標(biāo)記24則被跳過(guò)。隨著晶圓上的每個(gè)晶片都被一一選中而進(jìn)行區(qū)分測(cè)試，通過(guò)初始化程序的執(zhí)行，標(biāo)記辨識(shí)碼及其他初始化數(shù)據(jù)就可以寫入各個(gè)射頻標(biāo)記24中，直到所有的射頻標(biāo)記24都完成初始化為止。
一旦在初始化的過(guò)程中寫入一標(biāo)記辨識(shí)碼后，通過(guò)此標(biāo)記辨識(shí)碼，該標(biāo)記就可以被定址。一旦一標(biāo)記用一標(biāo)記辨識(shí)碼進(jìn)行初始化后，一般的通訊就可以開(kāi)始進(jìn)行，像是容許將其他信息(例如測(cè)試結(jié)果)，在對(duì)該晶片進(jìn)行區(qū)分測(cè)試時(shí)，寫入該標(biāo)記的存儲(chǔ)器內(nèi)。一旦一晶片上的標(biāo)記初始化后，初始化程序仍會(huì)重復(fù)進(jìn)行地來(lái)初始化下一個(gè)晶片上的標(biāo)記，直到所有的晶片與標(biāo)記都已被施加過(guò)直流電、都被執(zhí)行過(guò)區(qū)分測(cè)試、以及都被初始化了為止。
圖18為一分解示意圖。在圖18中，用于一球柵陣列(ball gridarray；BGA)封裝體的半導(dǎo)體晶片22是置于一球陣列晶片承載器92上，此半導(dǎo)體晶片22和圖11所示的半導(dǎo)體晶片22大致上是一樣的。半導(dǎo)體晶片22具有多個(gè)接合墊49，其位于圍繞半導(dǎo)體晶片22周長(zhǎng)(角落除外)的周邊區(qū)中，包含有典型的接合墊491、492與493。四個(gè)射頻標(biāo)記241、242、243與244則置于半導(dǎo)體晶片22的角落；而主要核心111的電路則置于半導(dǎo)體晶片22的中央。球柵陣列封裝為半導(dǎo)體業(yè)界所熟知的技術(shù)，且具有很多不同的變化。球陣列晶片承載器92具有多個(gè)承載器墊(carrier pad)48(圖式中分為481、482與483)。承載器墊48圍繞晶片粘著區(qū)的四周，用以與半導(dǎo)體晶片22上的接合墊49電性連接。在球陣列晶片承載器92的內(nèi)部區(qū)域，多個(gè)導(dǎo)通墊(via pad)44是排成陣列。每個(gè)導(dǎo)通墊44是經(jīng)由一貫穿孔(via)連接示于圖18的球陣列晶片承載器92的一面與其另一面(請(qǐng)參考圖19)。每個(gè)承載器墊48通過(guò)一導(dǎo)體線段連接至一不同的導(dǎo)通墊44，例如金屬線段431就自承載器墊481連接至導(dǎo)通墊441。當(dāng)封裝體組裝完成時(shí)，半導(dǎo)體晶片22的底面是置于導(dǎo)通墊44的區(qū)域之上。一回路天線418延伸、圍繞球陣列晶片承載器92的周長(zhǎng)，其經(jīng)由饋線842與843分別連接至承載器墊482與483。
在圖18所示的回路天線的實(shí)施例中，只使用一個(gè)連接到回路天線418的射頻標(biāo)記24(例如射頻標(biāo)記244)。如果使用偶極天線或其他架構(gòu)的天線時(shí)，則可能會(huì)用到二個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記。射頻標(biāo)記244是連接至半導(dǎo)體晶片22上的接合墊492與493。當(dāng)半導(dǎo)體晶片22組裝于球陣列晶片承載器92上時(shí)，連接墊492與493會(huì)靠近承載器墊482與483，并通過(guò)焊線而電性分別連接至承載器墊482與483。透過(guò)這樣的方式，射頻標(biāo)記244電性連接至回路天線418。
圖19為一立體示意圖，是顯示一圖18所示的球陣列晶片承載器92的底面的仰視圖。球陣列晶片承載器92具有接觸球體93(像是接觸球體931)所組成的陣列。接觸球體931連接至圖18所示的導(dǎo)通墊441，因而連接至承載器墊481。當(dāng)半導(dǎo)體晶片22組裝于球陣列晶片承載器92上時(shí)，一焊線會(huì)將承載器墊481連接至晶片上的接合墊491。
圖20是顯示一球柵陣列封裝體90，其是沿著圖18的剖面線20S-20’S的剖面圖，其具有圖18所示已組裝完成的的半導(dǎo)體晶片22與球陣列晶片承載器92。球柵陣列封裝體90包含一絕緣性的粘著層46與一絕緣性的封膠材料94，其中粘著層46是將半導(dǎo)體晶片22粘著于球陣列晶片承載器92，而封膠材料94是用以封裝球柵陣列封裝體90。在圖20中，半導(dǎo)體晶片22上的接合墊491與492是分別通過(guò)導(dǎo)體的焊線471與472，電性連接至承載器墊481與482；承載器墊481是通過(guò)金屬線段431連接至導(dǎo)通墊441。導(dǎo)通墊441則通過(guò)貫穿球陣列晶片承載器92的貫穿孔451，從球陣列晶片承載器92的上表面連接至位于球陣列晶片承載器92下表面的接觸球體931。
在一實(shí)施例中，球柵陣列封裝體90包含一標(biāo)記2519，用以儲(chǔ)存在半導(dǎo)體制造階段、在其他階段、與在一連串的階段中有用的晶片信息或其他信息。如圖所示，標(biāo)記2519是位于球柵陣列封裝體90的頂部；而在其他實(shí)施例中，亦可將其置于球柵陣列封裝體90之內(nèi)或之上的任意部位，亦可加入一個(gè)以上的的標(biāo)記于球柵陣列封裝體90之內(nèi)或之上的任意部位。圖11所示的射頻標(biāo)記241、242、243與244與圖20所示的標(biāo)記2519可以同時(shí)存在于球柵陣列封裝體90或是僅其中的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記出現(xiàn)而已。在圖18、圖19與圖20所示的實(shí)施例中，僅有單一的回路天線418連接至射頻標(biāo)記244；另外在其他實(shí)施例中，二或更多的標(biāo)記亦可以具有天線，以增加標(biāo)記的容量，或是當(dāng)特定的標(biāo)記出現(xiàn)異?；驘o(wú)法作動(dòng)時(shí)，作為冗余標(biāo)記之用。當(dāng)使用多個(gè)標(biāo)記時(shí)，標(biāo)記具有不同的地址，而只有在標(biāo)記被定址之后，其才可以運(yùn)作。當(dāng)多個(gè)標(biāo)記在不同時(shí)間被定址時(shí)，就可避免標(biāo)記運(yùn)作時(shí)，彼此相互抵觸的情形發(fā)生。當(dāng)多個(gè)標(biāo)記被同時(shí)定址時(shí)，可使用不同的天線頻率或其他手段來(lái)避免相互干擾。
圖21為圖18、圖19與圖20的球柵陣列封裝體90完成后的一立體示意圖。完成后球柵陣列封裝體90具有一回路天線418，圍繞延伸于球陣列晶片承載器92的周長(zhǎng)的周邊區(qū)內(nèi)。絕緣性的封膠材料94是將球柵陣列封裝體90的半導(dǎo)體晶片22、焊線47與承載器墊48(請(qǐng)參考圖20)封入其中，而未將回路天線418封入其中，以避免影響其天線性能。
圖22為圖18、圖19與圖20的球柵陣列封裝體9022完成后的另一立體示意圖。球柵陣列封裝體9022具有二個(gè)偶極天線422。每個(gè)偶極天線具有一第一腳422-1與一第二腳422-2。每個(gè)偶極天線的每對(duì)腳沿著球陣列晶片承載器92的相鄰的兩邊延伸。絕緣性的封膠材料94是將球柵陣列封裝體9022的半導(dǎo)體晶片22、焊線47、與承載器墊48(請(qǐng)參考圖20)封入其中，而未將偶極天線422封入其中，以避免影響其天線性能。在圖22所示的一實(shí)施例中，已封裝的半導(dǎo)體晶片22的設(shè)計(jì)類似于圖11所示的半導(dǎo)體晶片22；然而在圖22中僅使用射頻標(biāo)記241與244，二者均具有圖22中偶極天線的第一腳422-1與第二腳422-2。而圖22中偶極天線的第一腳422-1與第二腳422-2等同于圖11所示的天線外腳49-1與天線內(nèi)腳49-2。
圖23為一局部切開(kāi)的立體俯視示意圖，是顯示另一已完成的球柵陣列封裝體9023，其與圖18至圖21所示的球柵陣列封裝體的不同之處，在于接觸球體93(請(qǐng)參考圖24)在球陣列晶片承載器92上的分布面積較大。某些導(dǎo)通墊44(像是導(dǎo)通墊444與445)位于球陣列晶片承載器92的邊緣與承載器墊48(像是承載器墊482、483、484)之間?；芈诽炀€423則延伸于位處球陣列晶片承載器92的邊緣與導(dǎo)通墊44之間、圍繞球陣列晶片承載器92的周長(zhǎng)的周邊區(qū)內(nèi)。半導(dǎo)體晶片22包含一主要核心123，其被接合墊49所圍繞。用以封裝球柵陣列封裝體9023的絕緣性的封膠材料94覆于導(dǎo)通墊44與回路天線423上，因此回路天線423是位于絕緣性的封膠材料94的內(nèi)部而未曝露于水氣或其他環(huán)境因子之下。絕緣性的封膠材料94是不會(huì)影響回路天線423的天線性能的優(yōu)良介電質(zhì)。
在圖23中，回路天線423是連接至承載器墊483與484，承載器墊483與484則分別通過(guò)焊線473與474而連接至接合墊492與493，接合墊492與493則連接至射頻標(biāo)記244，射頻標(biāo)記244則是如同前文對(duì)圖11所作敘述中提及的次要核心(射頻核心)3之一。承載器墊482與483、焊線473與474、接合墊492與493、與輸入線39y1、39y2(請(qǐng)參考圖11)一起作為將天線連接至次要核心3(即是圖23所示的射頻標(biāo)記244)的核心連接元件。
在圖23中，天線423a為一晶片天線，其類似圖1所示的天線41，并可用以代替天線423或與一起并用。
圖24為一立體示意圖，是顯示圖23所示的完成的球柵陣列封裝體9023的底面的仰視圖，其接觸球體93是與介層連接物連接而后連接至圖23的導(dǎo)通墊44。例如說(shuō)，圖24所示的接觸球體934與935是分別連接至圖23的導(dǎo)通墊444與445。
圖25為一局部切開(kāi)的立體俯視示意圖，是顯示另一種晶片承載器90’的俯視圖。晶片承載器90’包含多個(gè)雙列封裝(dual in-line package；DIP)的引腳(lead)87，其連接至晶片承載器90’的內(nèi)部，以與晶片承載器90’的內(nèi)部的接觸墊發(fā)生電性接觸。封裝引腳871與872及其他的引腳87是沿著晶片承載器90’的邊緣排列。而封裝引腳871與872分別內(nèi)部連接至被封裝的半導(dǎo)體晶片22附近的承載器墊483與484。在晶片承載器90’的中央切開(kāi)部位是顯示出部分的半導(dǎo)體晶片22。半導(dǎo)體晶片22包含一主要中心125，其被接合墊(例如接合墊493與494)所圍繞。承載器墊483與484分別通過(guò)焊線475與476，電性連接至接合墊493與494，連接墊493與494則連接至次要核心(射頻核心)325，所以射頻通訊可經(jīng)由回路天線425進(jìn)行。
回路天線425位于圍繞晶片承載器90’頂部周長(zhǎng)的周邊區(qū)內(nèi)，形成一回路并連接于封裝引腳871與872之間。回路天線425是經(jīng)由晶片承載器90’邊緣的饋線84而與封裝引腳871與872連接。圖25的局部切開(kāi)處是顯示封裝引腳871與872連接至承載器墊483與484的情形。
在不同的實(shí)施例中，將天線連接至射頻核心的核心連接元件包含不同的導(dǎo)體。上述導(dǎo)體是單獨(dú)、或共同成為上述核心連接元件。譬如說(shuō)，請(qǐng)參考前文對(duì)圖25所作敘述，封裝引腳871與872、饋線84、承載器墊483與484、焊線475與476、及接合墊493與494是單獨(dú)、或共同定義為用以將天線425連接至第二(射頻)中心325的核心連接元件。
在圖25中，已封裝的晶片承載器90’是具有至少一半導(dǎo)體晶片及內(nèi)建的回路天線425于其上。回路天線425的矩形形狀僅為一例，回路天線425的形狀亦可以是圓形、正方形、六邊形或八邊形等足以有效地接收與傳播電磁信號(hào)的形狀。封裝構(gòu)件上的回路天線的導(dǎo)體可通過(guò)像印刷企業(yè)商標(biāo)常用的印刷技術(shù)，使用銀膠或其他導(dǎo)體來(lái)完成其建構(gòu)。
雖然在圖25中的晶片承載器90’是使用一回路天線，其他型式的天線，例如前述的偶極天線與折疊式的偶極天線也可以使用。又雖然圖25是顯示其天線是位于晶片承載器90’的外表面，在另一實(shí)施例中亦可將回路天線425封入封膠材料的內(nèi)部。
在圖26中，射頻通訊器40(詢問(wèn)器、讀取器、寫入器)與射頻標(biāo)記24進(jìn)行通訊，其中射頻標(biāo)記24已敘述于前文對(duì)圖14所作的說(shuō)明。射頻通訊器40包含一射頻單元43，用以與射頻標(biāo)記24進(jìn)行無(wú)線通訊，而射頻單元43是經(jīng)由連結(jié)(link)57與處理器42進(jìn)行通訊。射頻標(biāo)記24具有數(shù)個(gè)天線426，其可以是本說(shuō)明書(shū)及圖式中所提及的各種天線4中的任一種。處理器42包含一時(shí)鐘區(qū)68與一存儲(chǔ)器區(qū)69，控制信息自射頻標(biāo)記24傳出、與將信息傳入射頻標(biāo)記24。射頻標(biāo)記24則對(duì)處理器42經(jīng)由射頻單元43所下達(dá)的標(biāo)記指令作出反應(yīng)。處理器42儲(chǔ)存并執(zhí)行標(biāo)記程序的程序，上述標(biāo)記程序的程序通常使用一標(biāo)記指令組(tag instruction set)，對(duì)射頻標(biāo)記24下達(dá)指令，對(duì)射頻標(biāo)記24作寫入、讀取與存取的動(dòng)作。
在某些實(shí)施例中，處理器42是邏輯性地與射頻單元43整合成一單件的裝置；而在其他實(shí)施例中，射頻單元43與處理器42是相互獨(dú)立的元件，而通過(guò)有線或無(wú)線式的連結(jié)57互相連接。當(dāng)射頻單元43與處理器42是相互獨(dú)立的元件時(shí)，二者之間的連接通常是使用無(wú)線的WiFi 802.11 a/b/g的標(biāo)準(zhǔn)，但亦可以使用其他便利的通訊連結(jié)方式。
在圖26中，一本地端的裝置51可以有不同的實(shí)施方式。例如本地端的處理裝置52包含有用于制程步驟中，在一個(gè)階段(stage)所執(zhí)行的自動(dòng)化裝置。因?yàn)橐贿B串的階段(a chain of stages)中的每個(gè)階段會(huì)執(zhí)行不同功能，本地端的處理裝置52會(huì)因每個(gè)階段不同而改變，以符合各個(gè)特定階段的需求。在一實(shí)施例中，本地端的處理裝置52是經(jīng)由一連結(jié)54連接到一路由器(router)53，以使本地端的處理裝置52得以和整個(gè)系統(tǒng)通訊。階段計(jì)算機(jī)(stagecomputer)4726為非必要、選擇性的配備，一般搭配有傳統(tǒng)的硬件元件，例如本地端存儲(chǔ)器82、屏幕、鍵盤、接口以及通訊連接，而這些傳統(tǒng)的硬件元件可經(jīng)由一連結(jié)59而控制本地端的處理裝置52或與其合作。本地端存儲(chǔ)器82可用于拷貝存放儲(chǔ)存于射頻標(biāo)記24內(nèi)的信息。階段計(jì)算機(jī)4726是經(jīng)由連結(jié)59而連接至本地端的處理裝置52，并經(jīng)由一連結(jié)58而連接至路由器53。路由器53則與處理器42、網(wǎng)絡(luò)4626、階段計(jì)算機(jī)4726、還有本地端的處理裝置52相互連接。一連結(jié)4426則將路由器53連接至網(wǎng)絡(luò)4626，而網(wǎng)絡(luò)4626則又連接到有管理存儲(chǔ)器83的一管理計(jì)算機(jī)41。網(wǎng)絡(luò)4626通常包含有連透過(guò)因特網(wǎng)(internet)的一連接。本地端的處理裝置52是選擇性地(optionally)具有一直接連結(jié)58而連接至處理器42，用以將用于控制或其他操作的制程狀態(tài)以信號(hào)通知處理器42。
對(duì)本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可將圖26所顯示的本地端的裝置51的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，作出許多簡(jiǎn)單明顯的變更。譬如說(shuō)，依據(jù)目前已知的應(yīng)用，所有的連結(jié)54、55、56、57、58與59可為有線式或無(wú)線式，當(dāng)其為無(wú)線式的連接時(shí)，可以使用一般的無(wú)線WiFi 802.11a/b/g的標(biāo)準(zhǔn)，但亦可以使用其他便利的通訊連結(jié)。圖14是顯示一典型的射頻標(biāo)記24的功能方塊圖。
圖27是顯示另一種封裝結(jié)構(gòu)9027的俯視圖。封裝結(jié)構(gòu)9027包含多個(gè)雙列封裝的引腳87，其連接至封裝結(jié)構(gòu)9027的內(nèi)部，以與封裝結(jié)構(gòu)9027的內(nèi)部接觸墊產(chǎn)生電性接觸。封裝引腳871與872及其他的引腳87是沿著封裝結(jié)構(gòu)9027的邊緣排列，且引腳87止于一晶片1027的附近。晶片1027包含多個(gè)接合墊49，其中的連接墊493與494是用以與天線427連接。除了封裝引腳871與872之外，引腳87的末端是通過(guò)焊線47電性連接至接合墊49；接合墊493與494則連接至次要核心(射頻核心)327，經(jīng)由天線427進(jìn)行射頻通訊。晶片1027可以包含另一次要核心327-1，但圖27所示的實(shí)施例并未使用另一次要核心327-1。如前文對(duì)圖11所作敘述，亦可加入類似天線427的一額外的天線，連接至另一中心區(qū)327-1，以進(jìn)行射頻通訊。
天線427為一偶極天線，其位于圍繞封裝結(jié)構(gòu)9027的部分周長(zhǎng)的周邊區(qū)中，且位于封裝結(jié)構(gòu)9027的平面的上方。封裝結(jié)構(gòu)9027的平面包含引腳87與晶片1027。天線427是以一或多條焊線所形成，自接合墊493經(jīng)承載器墊57-1、承載器墊58-1、承載器墊56-1、承載器墊56-2、承載器墊58-2與承載器墊57-2，電性串聯(lián)至接合墊494。位于封裝結(jié)構(gòu)9027的周邊區(qū)中的承載器墊5(如承載器墊57-1、58-1、56-1、56-2、58-2與57-2)被定義為“第一承載器墊”；承載器墊5位于封裝結(jié)構(gòu)9027的邊緣附近，作為天線427的機(jī)械性支撐點(diǎn)。天線427與焊線延伸于晶片1027、其他的承載器墊5、與接合墊49的平面上方，所以并不會(huì)接觸到其下方除了承載器墊5(第一承載器墊)之外的任何的導(dǎo)體。承載器墊5(第一承載器墊)是作為天線連接與支撐，所以接觸是必要的。
每個(gè)接合墊493與494均電性連接至次要(射頻)核心327。承載器墊58-1與58-2為調(diào)諧區(qū)段(tuning section)，用以調(diào)整天線427的共振反應(yīng)值(reactance value)與調(diào)整天線427的電性。
圖28是顯示一封裝結(jié)構(gòu)9028的俯視圖。封裝結(jié)構(gòu)9028包含多個(gè)雙列封裝的引腳87，其連接至封裝結(jié)構(gòu)9028的內(nèi)部，以與封裝結(jié)構(gòu)9028的內(nèi)部接觸墊產(chǎn)生電性接觸。封裝引腳871與872及其他的引腳87是沿著封裝結(jié)構(gòu)9028的邊緣排列，且引腳87止于一晶片1028的附近。晶片1028包含數(shù)個(gè)接合墊49，其中的連接墊493與494是用以與天線428連接。除了封裝引腳871與872之外，引腳87的末端是通過(guò)焊線47電性連接至接合墊49；接合墊493與494則連接至次要核心(射頻核心)328，與天線428一起進(jìn)行射頻通訊。晶片1028也可包含另一次要核心328-1，但圖28所示的實(shí)施例并未使用另一次要核心328-1。例如前文對(duì)圖11所作敘述，亦可加入類似天線428的一額外的天線，連接至另一次要核心328-1，以進(jìn)行射頻通訊。
天線428為一回路天線，位于圍繞封裝結(jié)構(gòu)9028的周長(zhǎng)的周邊區(qū)中，且位于封裝結(jié)構(gòu)9028的平面的上方。封裝結(jié)構(gòu)9028的平面包含引腳87與晶片1028。天線428是以一或多條焊線所形成，這些焊線自接合墊493，經(jīng)承載器墊56-1、承載器墊56-4、承載器墊56-3、與承載器墊56-2，電性串聯(lián)至接合墊494。位于封裝結(jié)構(gòu)9028的周邊區(qū)中的承載器墊5(如承載器墊56-1、56-4、56-3、與56-2)定義為“第一承載器墊”；承載器墊5位于封裝結(jié)構(gòu)9028的角落，以作為回路天線428的機(jī)械性支撐點(diǎn)。天線428與焊線延伸于晶片1028、其他的承載器墊5、與接合墊49的平面上方，并不會(huì)接觸到其下方除了承載器墊5(第一承載器墊)之外的任何導(dǎo)體。承載器墊5(第一承載器墊)是作為天線428連接與支撐，所以接觸是必要的。每個(gè)接合墊493與494均電性連接至次要(射頻)核心328。
圖29為圖28所示的封裝結(jié)構(gòu)9028的立體俯視示意圖。封裝結(jié)構(gòu)9028包含多個(gè)雙列封裝的引腳87，其連接至封裝結(jié)構(gòu)9028的內(nèi)部，以與封裝結(jié)構(gòu)9028的內(nèi)部接觸墊發(fā)生電性接觸。封裝引腳871與872及其他的引腳87是沿著封裝結(jié)構(gòu)9028的邊緣排列，且引腳87止于一晶片1028的附近。晶片1028包含數(shù)個(gè)接合墊49，其中的接合墊493與494是用以與天線428連接。除了封裝引腳871與872之外，引腳87的末端是通過(guò)焊線47電性連接至接合墊49。接合墊493與494則連接至次要核心(射頻核心)328，與天線428一起進(jìn)行射頻通訊。
天線428為一回路天線，其位于圍繞封裝結(jié)構(gòu)9028的周長(zhǎng)的周邊區(qū)中，且位于封裝結(jié)構(gòu)9028的平面的上方。封裝結(jié)構(gòu)9028的平面包含引腳87與晶片1028。天線428是以一或多條焊線所形成，這些焊線自接合墊493，經(jīng)承載器墊56-1、承載器墊56-4、承載器墊56-3、與承載器墊56-2，電性串聯(lián)至接合墊494。每個(gè)接合墊493與494均電性連接至次要(射頻)核心328。天線428與“第一承載器墊”之間的焊線，延伸于晶片1028、其他的承載器墊5與接合墊49的平面上方，并不會(huì)接觸到其下方除了承載器墊5(第一承載器墊)之外的任何導(dǎo)體。承載器墊5(第一承載器墊)是作為天線428連接與支撐，所以接觸是必要的。
請(qǐng)參考圖29所示的分解示意圖，其中一部分的絕緣性封膠材料9429是顯示于天線428的上方及封裝結(jié)構(gòu)9028的其他部分的上方，而絕緣性封膠材料9429是用來(lái)將具有天線428的封裝結(jié)構(gòu)9028封入其中。完全組裝完成后，絕緣性封膠材料9429就完全覆蓋接合墊493與494、承載器墊56-1、56-4、56-3、與56-2、晶片1028、以及天線428，因此天線428與其他組件不會(huì)曝露于水氣或其他環(huán)境因子中。絕緣性的封膠材料9429是不會(huì)影響天線428的天線性能的優(yōu)良介電質(zhì)。
圖30為一立體的俯視示意圖，是顯示一類似于圖23的球柵陣列封裝的封裝結(jié)構(gòu)9030。有些導(dǎo)通墊44是位于球陣列晶片承載器92的邊緣與承載器墊48(如承載器墊482、483)之間?；芈诽炀€430位于圍繞球陣列晶片承載器92的周長(zhǎng)的周邊區(qū)中，且由延伸于封裝結(jié)構(gòu)9030的球陣列晶片承載器92的上平面的上方的焊線所形成。上述上平面包含半導(dǎo)體晶片22與球陣列晶片承載器92的上表面。天線430是以一或多條焊線所形成，這些焊線自承載器墊483，經(jīng)承載器墊56-3、承載器墊56-4、承載器墊56-1、承載器墊56-2與承載器墊56-5，電性串聯(lián)至承載器墊482。承載器墊5包含有承載器墊56-3、56-4、56-1、56-2、與56-5，是位于封裝結(jié)構(gòu)9030的周邊區(qū)中，且被定義為“第一承載器墊”。而位于接合墊49附近區(qū)域的承載器墊48(如承載器墊482、483)則被定義為“第二承載器墊”。承載器墊482、483分別通過(guò)焊線472與473，連接至接合墊492與493。每個(gè)接合墊492與493均電性連接至射頻標(biāo)記(次要核心)244。天線430的焊線延伸于其他的承載器墊5與48、接合墊49、與半導(dǎo)體晶片22的平面上方，并不會(huì)接觸到其下方除了承載器墊5與48之外任何的導(dǎo)體。承載器墊5與48是作為天線430連接與支撐，所以接觸是必要的。
封裝結(jié)構(gòu)9030通常亦包含一絕緣性封膠材料(未繪示)，類似于圖23所示的絕緣性封膠材料94，用以將整個(gè)球陣列晶片承載器92封入其中。完全組裝完成后，上述絕緣性封膠材料就完全覆蓋承載器墊484、56-3、56-4、56-1、56-2、56-5、與483以及天線430，因此天線430與其他組件不會(huì)曝露于水氣或其他環(huán)境因子中。上述絕緣性的封膠材料是不會(huì)影響天線430的天線性能的優(yōu)良介電質(zhì)。
圖31為一立體的俯視示意圖，是顯示類似于圖30的球柵陣列封裝的另一封裝結(jié)構(gòu)9031。導(dǎo)通墊44是位于球陣列晶片承載器92的邊緣與承載器墊48之間?；芈诽炀€431延伸于圍繞球陣列晶片承載器92的周長(zhǎng)的周邊區(qū)中，且由延伸于封裝結(jié)構(gòu)9031的平面的上方的焊線所形成。封裝結(jié)構(gòu)9031的平面包含半導(dǎo)體晶片22與球陣列晶片承載器92的上表面。回路天線431是以一或多條焊線所形成，這些焊線自接合墊493，經(jīng)承載器墊56-3、承載器墊56-4、承載器墊56-1、承載器墊56-2與承載器墊56-5，電性串聯(lián)至接合墊492。承載器墊5(如承載器墊56-3、56-4、56-1、56-2與56-5)是位于封裝結(jié)構(gòu)9031的周邊區(qū)中，而被定義為“第一承載器墊”；而位于接合墊49附近區(qū)域的承載器墊48則被定義為“第二承載器墊”。每個(gè)接合墊492與493均電性連接至射頻標(biāo)記(次要核心)244。天線431與焊線延伸于承載器墊5與接合墊49、及半導(dǎo)體晶片22的平面之上方，并不會(huì)接觸到其下方除了承載器墊5與接合墊49之外任何的導(dǎo)體。承載器墊5與接合墊49是作為天線431連接與支撐，所以接觸是必要的。
封裝結(jié)構(gòu)9031通常亦包含一絕緣性封膠材料(未繪示)，類似于圖23所示的絕緣性封膠材料94，用以將整個(gè)球陣列晶片承載器92封入其中。完全組裝完成后，上述絕緣性封膠材料就完全覆蓋承載器墊5與48、以及回路天線431，因此回路天線431與其他組件不會(huì)曝露于水氣或其他環(huán)境因子中。上述絕緣性的封膠材料是不會(huì)影響回路天線431的天線性能的優(yōu)良介電質(zhì)。
圖32為一立體的俯視示意圖，是顯示一簡(jiǎn)化的晶片承載器9232，其適用于一射頻功能。晶片承載器9232具有一半導(dǎo)體晶片2232，其包含一射頻核心332，成為一射頻元件132的一部分。射頻核心332是占據(jù)晶片承載器9232的一中央?yún)^(qū)域。多個(gè)接合墊491、492與493是位于半導(dǎo)體晶片2232上，并電性連接至射頻核心332。晶片承載器9232具有多個(gè)承載器墊5，其位于封裝結(jié)構(gòu)9032的的周邊區(qū)域內(nèi)，其中承載器墊5包含承載器墊56-3、56-4、56-1、56-2與56-5。天線432是以一或多條焊線所形成，自接合墊493經(jīng)承載器墊56-3、承載器墊56-4、承載器墊56-1、承載器墊56-2、與承載器墊56-5，電性串聯(lián)至接合墊492。天線432連接至承載器墊5，并連接至接合墊492與493，來(lái)達(dá)到電性連接至射頻核心332的目的。天線432延伸圍繞于晶片承載器9232的周長(zhǎng)的周邊區(qū)內(nèi)，是由延伸于晶片承載器9232上方的焊線所形成。天線432與焊線延伸于承載器墊5與半導(dǎo)體晶片2232的平面上方，所以并不會(huì)接觸到其下方任何除了承載器墊5與接合墊49之外的導(dǎo)體。承載器墊5與接合墊49是作為天線432連接與支撐，所以接觸是必要的。
可視需求(非必要性地)在天線432的焊線上預(yù)先覆蓋一絕緣性覆蓋物(例如具有優(yōu)良的電絕緣性的薄膜)，以避免上述焊線與其他導(dǎo)體、或彼此之間發(fā)生不希望得到的短路。防止短路的絕緣性區(qū)段432-1是位于接合墊493與承載器墊56-3之間的天線432的區(qū)段上，用來(lái)例示前述絕緣性覆蓋物的概念。在一實(shí)施例中，絕緣性區(qū)段432-1是包覆接合墊493與承載器墊56-3之間整段長(zhǎng)度的天線，同樣亦可用一樣的絕緣性覆蓋物包覆其他區(qū)段的天線432。在制程中，焊線需要作連接的區(qū)域上的絕緣性覆蓋物會(huì)被貫穿(break through)。其貫穿是在焊線制程中，可通過(guò)焊線機(jī)臺(tái)的焊線端所施加的音波(acoustic wave)及/或局部熱處理而達(dá)成。這樣就可形成天線432與接合墊49之間良好的電性連接。亦可以視需求(非必要性地)在對(duì)上述焊線的其他區(qū)域上的絕緣性覆蓋物(例如天線432接觸承載器墊5之處)施以前述的貫穿技術(shù)。因?yàn)樯鲜龊妇€上的絕緣性覆蓋物為優(yōu)良的絕緣體，所以不會(huì)損害天線432的天線性能。
在圖32中，封裝結(jié)構(gòu)9032通常亦包含一絕緣性封膠材料(未繪示)，類似于圖23所示的絕緣性封膠材料94，用以將整個(gè)晶片承載器9232封入其中。完全組裝完成后，上述絕緣性封膠材料就完全覆蓋半導(dǎo)體晶片2232、承載器墊5以及天線432，因此天線432與其他組件不會(huì)曝露于水氣或其他環(huán)境因子中。上述絕緣性的封膠材料是不會(huì)影響天線432的天線性能的優(yōu)良介電質(zhì)。
圖33為一立體的俯視示意圖，是顯示另一簡(jiǎn)化的晶片承載器9233，其特別適用于一射頻功能。晶片承載器9233具有一半導(dǎo)體晶片2233，其包含一射頻核心333，成為一射頻元件133的一部分。射頻核心333是占據(jù)晶片承載器9233的一角落區(qū)域。多個(gè)接合墊491、492與493是位于半導(dǎo)體晶片2233上，并電性連接至射頻核心333。晶片承載器9233具有多個(gè)承載器墊5(包含承載器墊56-4、56-1與56-2)，其位于封裝結(jié)構(gòu)9033的的周邊區(qū)域內(nèi)。回路天線433是以一或多條焊線所形成，自接合墊493，經(jīng)承載器墊56-4、承載器墊56-1與承載器墊56-2，電性串聯(lián)至接合墊492?；芈诽炀€433是經(jīng)由承載器墊5，將接合墊中的接合墊492與493連接起來(lái)，并電性連接至射頻核心333。天線433延伸圍繞晶片承載器9233的周長(zhǎng)的周邊區(qū)內(nèi)，由延伸于晶片承載器9233上方的焊線所形成。天線433與焊線延伸于其他的承載器墊5與半導(dǎo)體晶片2233的平面上方，并不會(huì)接觸到其下方除了承載器墊5與接合墊49之外任何的導(dǎo)體。雖然圖33所示的例子中的天線433只有一圈，亦可以通過(guò)增加承載器墊5的數(shù)量來(lái)增加天線433的圈數(shù)，所增加的承載器墊5較好為圍繞在晶片承載器9233的周邊。圍繞著晶片承載器9233的周邊所多增加的承載器墊5可提供對(duì)天線433的繞線的控制手段，以得到更好的天線性能?？梢曅枨?非必要性地)在天線433的焊線上預(yù)先覆蓋一絕緣性覆蓋物(例如具有優(yōu)良的電絕緣性的薄膜)，而上述絕緣性覆蓋物，可視需求(非必要性地)將需要作連接的區(qū)域上的絕緣性覆蓋物，以前文對(duì)圖32所作敘述中提及的技術(shù)作貫穿。
雖然圖33所示的實(shí)施例中的天線433為一回路天線，其亦可以是其他型式的天線。在另一實(shí)施例中，一曲折型天線433a是自接合墊492a與493a連接至承載器墊56-6a與56-7a。曲折型天線433a，以不規(guī)則的方式，自承載器墊56-6a游走至承載器墊56-7a。對(duì)于輻射頻率為900MHz附近的輻射頻率的情況下，曲折型天線433a的電長(zhǎng)度(electrical length)可達(dá)λ或λ以上。
封裝結(jié)構(gòu)9033通常亦包含一絕緣性封膠材料(未繪示)，類似于圖23所示的絕緣性封膠材料94，用以將整個(gè)晶片承載器9233封入其中。完全組裝完成后，上述絕緣性封膠材料就完全覆蓋半導(dǎo)體晶片2233、承載器墊5以及天線433，因此天線433與其他組件不會(huì)曝露于水氣或其他環(huán)境因子中。上述絕緣性的封膠材料是不會(huì)影響天線433的天線性能的優(yōu)良介電質(zhì)。
雖然第32與33所示例子中是使用回路天線，但本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員，可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整承載器墊5與焊線的排列，而使用其他種類的天線(例如偶極天線、折疊式偶極天線與其他種類的天線)。
在前述各種實(shí)施例中，具有一晶片承載器的每個(gè)封裝體，都可依據(jù)晶片的功能與封裝形式(如雙列封裝、球柵陣列封裝、或其他型式的封裝)，而具有不同的形狀與大小。通常上述實(shí)施例中的晶片承載器的基材可以是塑膠、陶瓷、紙或其他具有優(yōu)良絕緣性質(zhì)的優(yōu)良絕緣體，并可對(duì)晶片提供機(jī)械性的支持。上述晶片承載器的基材的典型尺寸通常為每邊1～10cm，基材的形狀通常為正方形或矩形。
前述各種實(shí)施例中所敘述的天線所使用的材料是具有高傳導(dǎo)性(導(dǎo)電性)，并可使用半導(dǎo)體業(yè)界所已知的技術(shù)來(lái)形成。一般的形成技術(shù)天線的技術(shù)包含焊線與印刷技術(shù)上述焊線技術(shù)是使用焊線機(jī)臺(tái)，而上述印刷技術(shù)則包含光學(xué)、接觸或其他印刷技術(shù)。焊線技術(shù)，舉例來(lái)說(shuō)，通常是使用金屬材料，例如鋁、金、銀、銅、鐵、鎳、鉑、鉭及其合金(例如鎳鐵合金與金鉑合金)。將高傳導(dǎo)性(導(dǎo)電性)的材料用于天線，有助于增加(Rr/Ro)的值(其中Rr為輻射電阻、Ro為歐姆電阻)，而有助于得到更佳的天線性能。
前述各種實(shí)施例中所敘述的天線為回路天線或偶極天線，但是這些實(shí)施例僅用于例示。而在其他的實(shí)施例中亦可使用先前所提過(guò)的任何小型天線、或具有晶片、晶片承載器、或封裝體可容納下的幾何形狀的小型天線。
在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，接觸墊是用以形成電性連接，且被定義成不同的名詞。例如在圖1中，連接元件11、12、13與14是用以形成電性連接的接觸墊。例如在圖11中，接合墊49是用以形成電性連接的接觸墊。例如在圖18、圖20、圖23與圖25中，承載器墊48與接合墊49是用以形成電性連接的接觸墊。
在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，用以與封裝體形成電性連接的封裝連接元件被定義成不同的名詞。例如在前文對(duì)圖18、圖19、圖20與圖24所作敘述中，接觸球體93即為前述的封裝連接元件。例如在前文對(duì)圖25所作敘述中，引腳87即為前述的封裝連接元件。
在前述某些實(shí)施例中，在封裝構(gòu)件上的天線并未被封入而曝露出來(lái)，因此封膠材料不會(huì)影響天線的性能。在需要保護(hù)天線，以避免其受到水氣或其他環(huán)境因子侵害時(shí)，天線就被封入封膠材料中。在上述將天線封入封膠材料的實(shí)施例中，當(dāng)封膠材料為優(yōu)良的絕緣物時(shí)，其所構(gòu)成的封膠體便不會(huì)干擾到射頻信號(hào)的接收與傳送。前述射頻信號(hào)穿透優(yōu)良的絕緣物的情形，可通過(guò)以下所述的電磁波的集膚深度(skin depth，或稱“穿透深度”；penetration depth)的理論就可以清楚地了解。
一電磁波穿透一優(yōu)良的絕緣物的穿透深度6，可表示于下式δ＝(2/ωμσ)1/2其中ω＝輻射頻率＝2пf(次/秒)；μ＝導(dǎo)磁系數(shù)(magnetic permeability)(亨利/公尺；henrys/meter)；σ＝電導(dǎo)率(conductivity)(mhos/公尺)。
對(duì)優(yōu)良的絕緣體而言，其電導(dǎo)率σ會(huì)非常小而趨近于零，此時(shí)穿透深度6就會(huì)非常大而趨近于無(wú)限大。一般而言，以優(yōu)良的絕緣物所制成的封膠材料而言，電磁波對(duì)其的穿透深度δ會(huì)遠(yuǎn)大于其本身的厚度。因此搭載射頻通信信號(hào)的電磁波是能夠穿透封膠材料，而能夠以和未將天線封入封膠材料的情形下的相同強(qiáng)度，與天線交互作用。
雖然本發(fā)明已通過(guò)較佳實(shí)施例說(shuō)明如上，但該較佳實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)有能力對(duì)該較佳實(shí)施例做出各種更改和補(bǔ)充，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)的范圍為準(zhǔn)。
附圖中符號(hào)的簡(jiǎn)單說(shuō)明如下1半導(dǎo)體主要元件10主要元件核心11、12、13、14連接元件111、123、125、130、131主要核心132、133射頻元件2次要的射頻元件3、325、327、328、332、333次要核心327-1、328-1另一中心區(qū)41天線42雙圈式回路天線42-1外圈回路42-2內(nèi)圈回路43偶極天線43-1第一腳43-2第二腳44偶極天線44-1第一腳44-2第二腳45偶極天線
45-0外腳45-1第一內(nèi)腳45-2第二內(nèi)腳47-1、47-1s、47-1t、天線外圈47-2、47-2s、47-2t天線內(nèi)圈47-3、47-4交叉連接物49-1、49-2天線外腳418回路天線422-1第一腳422-2第二腳423、425、431回路天線423a、426、427、428、430、432、433天線432-1絕緣性區(qū)段433a曲折型天線4c交叉連接部5承載器墊51、52連接片53-1、53-2、55-1、55-2接合墊54-1、54-2終端T型板56-1、56-2、56-3、56-4、56-5、56-6a、56-7a、57-1、57-2、58-1、58-2承載器墊10、22、2233、2232半導(dǎo)體晶片1027、1028晶片24、241、242、243、244射頻標(biāo)記2519標(biāo)記26只讀存儲(chǔ)器28電流可抹除可程序只讀存儲(chǔ)器
29存儲(chǔ)器30控制器32射頻接口34耦合元件36電源供應(yīng)器37只讀存儲(chǔ)器控制元件39輸入元件39v介層連接物39x、39x1、39y、39y1輸入線40通訊器41管理計(jì)算機(jī)42處理器43射頻單元431金屬線段44、441、444、445導(dǎo)通墊4426連接元件451介層連接物46粘著層4626網(wǎng)絡(luò)47、471、472、473、474、475、476焊線4726階段計(jì)算機(jī)48、481、482、483、484承載器墊49接合墊491、492、492a、493、493a、494接合墊51本地端的裝置52本地端的處理裝置53路由器
54、55、56、57、59連結(jié)58直接連結(jié)61定址電路62輸入元件6214輸出元件63控制輸入65絕緣層66導(dǎo)體層67輸入元件67v1、67v2介層連接物68時(shí)鐘區(qū)69存儲(chǔ)器區(qū)73輸入/輸出單元81門82本地端存儲(chǔ)器83管理存儲(chǔ)器84、842、843、845、846饋線85密封環(huán)區(qū)86絕緣層87引腳871、872封裝引腳88-1、88-2接合墊89介電層891層間介電層892、893、894、895、896、897金屬間介電層90、9022、9023球柵陣列封裝體9027、9028、9030、9031、9032、9033封裝結(jié)構(gòu)
90’晶片承載器91硅基底92球陣列晶片承載器9232、9233晶片承載器93、931、932、933、934、935接觸球體94、9429封膠材料95導(dǎo)體層951、952、953、954、955、956層狀物96v第一電極96v1電極96v2第二電極97保護(hù)層98、99、983-4介層連接物AMP放大器區(qū)BAND_GAP_&_MIS帶隙區(qū)CLOCK時(shí)鐘區(qū)Dx，y，Dx，y1、Dx1，y、Dx1，y1標(biāo)記辨別記號(hào)DIGITAL數(shù)字區(qū)F9交叉區(qū)LED_DRIVER發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器PLL相位閉鎖回路區(qū)TPRX接收輸入?yún)^(qū)TPTX發(fā)送輸出區(qū)
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包含一半導(dǎo)體主要元件，用以執(zhí)行一主要的功能；以及一半導(dǎo)體次要元件，用以執(zhí)行一射頻通訊的功能，該半導(dǎo)體主要元件位于該裝置的一主要區(qū)，該半導(dǎo)體次要元件具有一次要核心，位于該裝置的一次要區(qū)，該次要區(qū)小于該主要區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體主要元件與該半導(dǎo)體次要元件的形成是使用相同的制程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體主要元件具有一主要核心與多個(gè)接觸墊，該主要核心位于該裝置的一中央?yún)^(qū)，該接觸墊位于該裝置的一周邊區(qū)，而該半導(dǎo)體次要元件具有一天線，其位于該裝置的邊緣與該接觸墊之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體主要元件具有一主要核心、多個(gè)接觸墊與至少一密封環(huán)，該主要核心位于該裝置的一中央?yún)^(qū)，該接觸墊位于該裝置的一周邊區(qū)，該密封環(huán)位于該裝置的該周邊區(qū)，而該半導(dǎo)體次要元件具有一天線，其位于該裝置的該周邊區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體主要元件具有一主要核心，該主要核心位于該裝置的一中央?yún)^(qū)，該次要核心則位于該裝置的一周邊區(qū)，而該半導(dǎo)體次要元件具有一天線，其位于該裝置的該周邊區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體次要元件具有一天線，其位于該裝置的該周邊區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該天線為一回路天線、一偶極天線、一折疊式偶極天線或一混合式天線。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該天線包含多個(gè)區(qū)段，其中至少一個(gè)區(qū)段為調(diào)諧區(qū)段，用來(lái)調(diào)整該天線的電氣性質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該調(diào)諧區(qū)段為一導(dǎo)體墊，連接至該區(qū)段中的另一區(qū)段，其中該導(dǎo)體墊的尺寸與該另一區(qū)段的尺寸不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該導(dǎo)體墊的尺寸大于該另一區(qū)段的尺寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該調(diào)諧區(qū)段為一交錯(cuò)形的圖形。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該調(diào)諧區(qū)段為一T字型板。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該調(diào)諧區(qū)段是形成于一層狀物，與其它該區(qū)段為不同的層別。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體次要元件包含一天線，用以在具有一波長(zhǎng)λ的一頻率下操作，該天線的電長(zhǎng)度大于λ/32。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體次要元件包含多個(gè)層狀物，并包含一天線形成于該層狀物中位置偏外的一層。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體次要元件包含多個(gè)層狀物，并包含一天線，以該層狀物中位置偏內(nèi)的至少一層形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，更包含多個(gè)層狀物，用以形成該半導(dǎo)體主要元件與該半導(dǎo)體次要元件，包含一基底層、多個(gè)導(dǎo)體層、多個(gè)介電層與多個(gè)介層連接物，該介層導(dǎo)體貫穿該介電層而使該導(dǎo)體層相互連接；至少一密封環(huán)，是由該導(dǎo)體層中的數(shù)層與該介層連接物中的數(shù)個(gè)所形成；一絕緣層置于該基底層與該介層連接物之間，以電性隔離該基底層與該至少一密封環(huán)；以及一天線，是由該至少一密封環(huán)的至少其中之一所形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該至少一密封環(huán)更包含一第一密封環(huán)與一第二密封環(huán)，該第一密封環(huán)與該第二密封環(huán)是電性隔離于一天線區(qū)中，并圍繞該主要區(qū)的周邊，且并在一交叉區(qū)中通過(guò)至少一交叉連接物電性連接該次要核心。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一密封環(huán)與該第二密封環(huán)是通過(guò)該交叉連接物中至少其中之一而串連，而成為一雙圈式的回路天線。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該至少一密封環(huán)更包含一內(nèi)密封環(huán)與一外密封環(huán)，該第一密封環(huán)與該第二密封環(huán)是電性隔離于一天線區(qū)中，并圍繞該主要區(qū)的周邊，且并在一交叉區(qū)中通過(guò)至少一交叉連接物電性連接該次要核心，而該交叉連接物包含一第一交叉導(dǎo)體，由一第一組的數(shù)個(gè)該導(dǎo)體層、數(shù)個(gè)該介電層、以及數(shù)個(gè)該介層連接物所構(gòu)成，該第一組中的該介層連接物具有數(shù)個(gè)第一介層窗；以及一第二交叉導(dǎo)體，由一第二組的數(shù)個(gè)該導(dǎo)體層、數(shù)個(gè)該介電層、以及數(shù)個(gè)該介層連接物所構(gòu)成，該第二組中的該介層連接物具有數(shù)個(gè)第二介層窗；其中該第一交叉導(dǎo)體與該第二交叉導(dǎo)體是通過(guò)一介電區(qū)所分離，該介電區(qū)不具有任何的該介層連接物，以電性隔離該第一交叉導(dǎo)體與該第二交叉導(dǎo)體。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體次要元件為用以追蹤信息的標(biāo)記。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該裝置包含多個(gè)次要元件，其中，每一次要元件為用以追蹤信息的一標(biāo)記。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體主要元件與該半導(dǎo)體次要元件是為一封裝體所封裝。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體次要元件包含一天線固定于該封裝體的一表面上。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該封裝體為球柵陣列封裝。
26.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包含一半導(dǎo)體晶片，具有一主要元件，用以執(zhí)行一主要的功能，該主要元件具有多個(gè)接合墊；及一次要元件，用以執(zhí)行一射頻通訊的功能，其中，該主要元件位于該半導(dǎo)體晶片的一主要區(qū)，該次要元件具有一次要核心，該次要核心位于該半導(dǎo)體晶片的一次要區(qū)，該次要區(qū)小于該主要區(qū)；以及一晶片承載器，用以承載該半導(dǎo)體晶片，該承載器具有多個(gè)承載器墊，電性連接該接合墊。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該次要元件具有一天線，其位于該半導(dǎo)體晶片的邊緣與該接合墊之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該次要元件具有一天線，其位于該晶片承載器的邊緣與該承載器墊之間。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該次要元件具有一天線，其貼附于該晶片承載器上，并經(jīng)由多個(gè)核心連接元件電性連接至該次要核心。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該核心連接元件包含一焊線，其位于一承載器墊與一接合墊之間。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該天線包含至少一焊線，且該核心連接元件包含多個(gè)接合墊。
32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體晶片包含數(shù)個(gè)次要元件，且每一該次要元件為一標(biāo)記，每一標(biāo)記具有一定址電路，提供一獨(dú)特的地址，以與其他的該標(biāo)記有所區(qū)別。
33.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該次要元件為一標(biāo)記，并包含一電路與一邏輯門，該電路是用以儲(chǔ)存辨識(shí)信息于該標(biāo)記中，該邏輯門是邏輯性地致能該標(biāo)記。
34.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該次要元件為一標(biāo)記，并包含一天線；一射頻接口，在射頻頻率與數(shù)據(jù)處理頻率之間傳送信號(hào)；一存儲(chǔ)器，用以儲(chǔ)存數(shù)據(jù)；一邏輯控制器，用以控制數(shù)據(jù)的存取與通訊的運(yùn)作；以及一電源供應(yīng)器，作為該次要元件的電源。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該電源供應(yīng)器是將由一外部的射頻通訊器所接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為能量后，供應(yīng)電源至該次要元件。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該存儲(chǔ)器包含一只讀存儲(chǔ)器與一電子式可抹除可程序只讀存儲(chǔ)器，該只讀存儲(chǔ)器是用以儲(chǔ)存該標(biāo)記的辨識(shí)信息。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該標(biāo)記包含一只讀存儲(chǔ)器控制器，用以初始化該只讀存儲(chǔ)器。
38.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該次要元件為一標(biāo)記，其邏輯性地獨(dú)立于該主要元件之外。
39.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該次要元件為一標(biāo)記，其邏輯性地與該主要元件相整合。
40.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該晶片承載器包含一封膠材料，而該次要元件包含一天線于該封膠材料的一表面上。
41.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該晶片承載器包含一封膠材料，而該次要元件包含一天線，該天線嵌于該封膠材料中。
42.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包含一半導(dǎo)體晶片，具有一射頻元件，用以執(zhí)行射頻通訊功能，該射頻元件具有一射頻核心，該位于該半導(dǎo)體晶片的一區(qū)；及多個(gè)接合墊，其中二個(gè)接合墊電性連接于該射頻核心；一晶片承載器，用以承載該半導(dǎo)體晶片，該承載器具有多個(gè)承載器墊，其中二個(gè)承載器墊電性連接該二個(gè)接合墊；以及一天線，連接于該承載器墊，并電性連接于該接合墊與該射頻核心。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該承載器墊包含多個(gè)第一承載器墊于該晶片承載器的一周邊區(qū)，而該天線是以連接于該第一承載器墊之間的一焊線所形成，且該焊線延伸于該第一承載器墊與該半導(dǎo)體晶片所構(gòu)成的一平面之上。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一承載器墊是位于該晶片承載器的角落的附近，且該天線為一回路天線。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一承載器墊是位于該晶片承載器的邊緣的附近，且該天線為一偶極天線。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該晶片承載器為一球柵陣列的晶片承載器。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該晶片承載器包含一封膠材料，且該半導(dǎo)體晶片與該天線是封于該封膠材料中。
48.根據(jù)權(quán)利要求43所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該晶片承載器包含多個(gè)第二承載器墊鄰近該半導(dǎo)體晶片，而該天線是以連接于該第一承載器墊之間的一焊線所形成，且該焊線電性串聯(lián)該第一承載器墊、該第二承載器墊、與該接合墊，以電性連接至該射頻核心。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，做為該天線的該焊線延伸于該第一承載器墊與該半導(dǎo)體晶片所構(gòu)成的一平面之上。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一承載器墊位于該晶片承載器的角落，且該天線為一回路天線。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一承載器墊是位于該晶片承載器的側(cè)緣的附近，且該天線為一偶極天線。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該晶片承載器為一球柵陣列的晶片承載器。
53.根據(jù)權(quán)利要求42所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該晶片承載器包含一封膠材料，且該半導(dǎo)體晶片與該天線是封于該封膠材料中。
54.根據(jù)權(quán)利要求42所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該射頻元件是在具有一波長(zhǎng)λ的一頻率下操作，該天線的電長(zhǎng)度為λ/16至λ。
55.根據(jù)權(quán)利要求42所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該天線包含有連接至該接合墊的一焊線，且該焊線具有絕緣性覆蓋物。
56.根據(jù)權(quán)利要求42所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該天線為金屬，擇自以鋁、金、銀、銅、鐵、鎳、鉑、鉭及上述的合金所組成的族群。
57.根據(jù)權(quán)利要求42所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該晶片承載器包含一絕緣性的底材，包含塑膠、陶瓷或紙。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種半導(dǎo)體裝置，包含一半導(dǎo)體晶片與一晶片承載器。上述半導(dǎo)體晶片具有一射頻元件，其具有電性連接于二個(gè)接合墊的一射頻核心。上述晶片承載器具有二個(gè)承載器墊與一天線。上述二個(gè)承載器墊電性連接于上述二個(gè)接合墊。上述天線連接上述承載器墊，并電性連接于上述接合墊與上述射頻核心。上述天線是以焊線、印刷導(dǎo)電物、密封環(huán)或其他結(jié)構(gòu)所形成，其是位于上述半導(dǎo)體晶片的上表面上、其上方或其下方。上述半導(dǎo)體晶片更包含一主要元件，而上述射頻元件則為一次要元件。上述主要元件位于一主要區(qū)，而上述次要元件的射頻核心則位于一次要區(qū)，上述次要區(qū)遠(yuǎn)小于上述主要區(qū)。上述射頻核心與上述主要元件的形成，是使用相同的晶片制程。
文檔編號(hào)G06Q10/00GK1885544SQ200610095948
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
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