基於氮化鋁導熱層的無線全局互聯線組件的製作方法
2023-09-11 06:50:00 1
專利名稱：基於氮化鋁導熱層的無線全局互聯線組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種集成電路技術領域的互聯線，具體是一種基於氮化鋁導熱層 的無線全局互聯線組件。
技術背景隨著微電子工藝的不斷發展，集成電路元件規模如莫爾定律所述成幾何級數 增長。微米、亞微米工藝的成熟和應用，使人們越發關注互連線的信號完整性問 題，即全局互連傳輸延遲問題、互連線功耗問題以及互連線可靠性等問題。基於 上述考慮，不少學者提出各種新型互聯繫統希望縮小全局互聯線組件佔用的面積 並提高其性能。這些新型互聯繫統主要包括:基於片上集成天線的無線互聯繫統、基於碳納米管的納米互聯繫統和基於光纖的光互聯繫統。然而，上述的納米互聯 系統和光互聯繫統存在工藝的不成熟、與主流CMOS工藝不兼容以及造價高昂等 缺陷；而無線互聯繫統佔用片上面積較大，同時由於片上天線的尺寸限制其傳輸 效率較低，尤其是低於15 GHz的頻段內傳輸效率極低。經對現有技術的文獻檢索發現，新型全局互聯繫統是現代集成電路技術中研 究的熱點之一，A. Naeemi等人2007年l月發表在電子與電氣工程學會電子器 件雜誌(IEEE Transactions on Electron Devices)第1期的文章單牆碳納米管作為超大規模集成電路的本地、半全局和全局互聯線組件的設計和性能建模 (Design and Performance Modeling for Single-walled Carbon Nanotubes as Local, Semiglobal, and Global Interconnects in Gigascale Integrated Systems),提出並分析了單牆碳納米管在超大規模集成電路互聯中的應用，表明 碳納米管互聯線相比傳統的金屬互聯線具有寄生參數小、損耗低等優勢，然而其 存在與現有CMOS工藝的兼容性問題、高製作複雜度和高製作成本等缺陷，更重 要的是，這種技術並沒有在根本上解決現有互聯線的問題，隨著工藝的進一步發 展，其寄生參數效應仍將成為限制高速互聯性能的主要瓶頸之一；A. L. Glebov等人在2007年4月發表在電子與電氣工程學會光子技術快報(IEEE Photonics Technology Letters)第4期的文章直接搭接在介質上的光互聯組件(Direct Attach of Photonic Components on Substrates with Optical Interconnects), 提出了直接搭接在介質上的光互聯技術，取得了很高的傳輸速率，然而這項技術 與現有主流CM0S工藝不兼容，且高昂的造價也讓人卻步。 發明內容本發明的目的在於克服現有技術中存在的不足和缺陷，提供一種基於氮化鋁 導熱層的無線全局互聯線組件，使其有效地縮小全局互聯線組件佔用的片上面 積，並大幅提高其傳輸性能，有望從根本上解決限制高速電路發展的互聯線信號 完整性問題。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括互聯穿孔、矽基片、金屬隔離層、氮化鋁導熱層、散熱片以及饋電縫隙。所述散熱片在最下方，其上方是 但化鋁導熱層，再上方是金屬隔離層和饋電縫隙，最上方矽基片和互聯穿孔。互 聯穿孔一端與金屬隔離層相連，另一端深入氮化鋁導熱層。金屬隔離層中刻蝕饋 電縫隙。所述互聯穿孔為平衡饋電，可以與片上功率放大器、片上低噪聲放大器、輸 出緩衝器、輸入端等直接相連。所述金屬隔離層中刻蝕饋電縫隙供互聯穿孔穿過並進入氮化鋁隔熱層，所述 饋電縫隙可以是長方形、正方形、圓形、橢圓形等形狀。所述金屬隔離層可以由半導體工藝諸如物理汽相澱積(PVD)、化學汽相澱積 (CVD)等方法形成。所述金屬隔離層可以是鋁、銅等金屬及合金，也可以是其它 高導電率材料。所述氮化鋁導熱層是信號傳輸的主要通道，其基本形式可以是介質波導，也可以是介質集成波導(SIW)。所述矽基片和散熱片都是高速CMOS集成電路中的必需組件。 本發明通過調節互聯穿孔的間距、互聯穿孔的長度、金屬隔離層中縫隙的形狀和大小、氮化鋁導熱層的厚度和到化鋁導熱層中的波導結構來調節其工作頻帶和傳輸損耗。本發明和現有技術相相比，其效果是積極和明顯的，本發明因為採用了互聯 穿孔的饋電形式，可以大幅地縮減片上全局互聯線組件的尺寸；由於採用氮化鋁 導熱層來進行有效信號傳輸，可以大幅提高其傳輸效率。另外，本發明可以自由 選擇氮化鋁導熱層中的波導結構，可以自由調節其工作頻率，可以覆蓋了現有的 金屬全局互聯線組件和無線全局互聯線組件難於覆蓋或者效果不佳的頻段。
圖1是本發明基於氮化鋁導熱層的無線全局互聯線組件結構示意圖；圖2是本發明實施例的反射係數圖和傳輸係數圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護 範圍不限於下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括互聯穿孔l、矽基片2、金屬隔離層3、氮化鋁 導熱層4、散熱片5和饋電縫隙6。所述互聯穿孔1一端與所述金屬隔離層3相 連， 一端深入所述氮化鋁導熱層4。所述散熱片5在最下方，其上方是所述但化 鋁導熱層4，再上方是所述金屬隔離層2和所述饋電縫隙6，最上方是矽基片2 和互聯穿孔l。所述互聯穿孔l為平衡饋電，可以與片上功率放大器、片上低噪聲放大器、 輸出緩衝器、輸入端等直接相連。所述金屬隔離層2中刻蝕所述饋電縫隙6所述互聯穿孔1穿過並進入所述氮 化鋁隔熱層3，所述饋電縫隙6可以是長方形、正方形、圓形、橢圓形等形狀。所述金屬隔離層3可以由半導體工藝諸如物理汽相澱積(PVD)、化學汽相澱 積(CVD)等方法形成。所述金屬隔離層3可以是鋁、銅等金屬及合金，也可以是 其它高導電率材料。所述氮化鋁導熱層4是信號傳輸的主要通道，其基本形式可以是介質波導， 也可以是介質集成波導(SIW)。所述矽基片2和散熱片5都是高速CMOS集成電路中的必需組件。本實施例通過調節互聯穿孔的間距、互聯穿孔的長度、金屬隔離層中縫隙的形狀和大小、氮化鋁導熱層的厚度和到化鋁導熱層中的波導結構來調節其工作頻 帶和傳輸損耗。上述互聯穿孔的間距調節範圍20到100微米之間，互聯穿孔的長度調節範 圍一般在0. 2到3毫米之間，氮化鋁導熱層厚度一般在0. 5到4毫米之間。圖l是本實施例的結構示意圖，具體尺寸為所述饋電穿孔均為圓柱形，直 徑均為20微米，中心間距為40微米；所述饋電穿孔長度分別為0. 5毫米和1. 5 毫米；所述矽基片的厚度為500微米，相對介電常數為11.9，導電率為10歐姆 釐米；所述饋電縫隙為正方形，邊長為400微米；所述氮化鋁導熱層厚度為2mm， 相對介電常數為8.8;所述氮化鋁導熱層中傳輸波導為矩形介質集成波導，截面 大小為8毫米乘2毫米；互聯間距為10毫米。圖2是本實施例的反射係數圖和傳輸係數圖:虛線為反射係數，實線為傳輸 係數。從圖中可以看出此本實施例全局互聯線組件可以雙頻工作，且在8 GHz 附近的第二工作頻帶10 mm傳輸損耗僅為6 dB左右。如圖2所示，本實施例遠遠優於現有的無線互聯繫統和金屬互聯繫統。
權利要求
1、一種基於氮化鋁導熱層的無線全局互聯線組件，包括互聯穿孔(1)、矽基片(2)、金屬隔離層(3)、氮化鋁導熱層(4)、散熱片(5)以及饋電縫隙(6)，其特徵在於，所述散熱片(5)在最下方，其上方是但化鋁導熱層(4)，再上方是金屬隔離層(2)和饋電縫隙(6)，最上方是矽基片(2)和互聯穿孔(1)，所述互聯穿孔(1)一端與所述金屬隔離層(3)相連，一端深入所述氮化鋁導熱層(4)。
2、 根據權利要求1所述的基於氮化鋁導熱層的無線全局互聯線組件，其特 徵是，所述互聯穿孔(l)為平衡饋電，與片上功率放大器、片上低噪聲放大器、 輸出緩衝器、輸入端直接相連。
3、 根據權利要求1或2所述的基於氮化鋁導熱層的無線全局互聯線組件， 其特徵是，所述互聯穿孔(l)，其間距範圍為20微米到100微米。
4、 根據權利要求1或2所述的基於氮化鋁導熱層的無線全局互聯線組件， 其特徵是，所述互聯穿孔(l)，其長度範圍為0.2毫米到3毫米。
5、 根據權利要求1所述的基於氮化鋁導熱層的無線全局互聯線組件，其特 徵是，所述饋電縫隙(6)，其形狀是長方形、正方形、圓形或橢圓形。
6、 根據權利要求1所述的基於氮化鋁導熱層的無線全局互聯線組件，其特 徵是，所述氮化鋁導熱層(4)是信號傳輸的主要通道，其形式是介質波導，或是 介質集成波導。
7、 根據權利要求1或6所述的基於氮化鋁導熱層的無線全局互聯線組件， 其特徵是，所述氮化鋁導熱層(4)，其厚度為0.5毫米到4毫米。
全文摘要
一種集成電路技術領域的基於氮化鋁導熱層的無線全局互聯線組件，包括互聯穿孔、矽基片、金屬隔離層、氮化鋁導熱層、散熱片以及饋電縫隙。互聯穿孔一端與金屬隔離層相連，另一端深入氮化鋁導熱層。金屬隔離層中刻蝕饋電縫隙。本發明通過調節互聯穿孔的間距、互聯穿孔的長度、金屬隔離層中縫隙的形狀和大小、氮化鋁導熱層的厚度和到化鋁導熱層中的波導結構來調節其工作頻帶和傳輸損耗。本發明可以大幅地縮減片上全局互聯線的尺寸，大幅提高其傳輸效率。另外，本發明可以自由選擇氮化鋁導熱層中的波導結構，可以自由調節其工作頻率，可以覆蓋了現有的金屬全局互聯線組件和無線全局互聯線組件難於覆蓋或者效果不佳的頻段。
文檔編號H01L23/522GK101232000SQ200810032219
公開日2008年7月30日 申請日期2008年1月3日 優先權日2008年1月3日
發明者琦 吳, 李忞詝, 毛軍發, 耿軍平, 金榮洪 申請人:上海交通大學