專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，特別是涉及集成化天線的結(jié)構(gòu)，該集成化天線用于實(shí)現(xiàn)能夠在多個半導(dǎo)體襯底間進(jìn)行超高速信號傳輸?shù)膔econfigurable無線互連(利用超寬帶通信的無線互連)。
背景技術(shù)：
以往的金屬布線，是將形成在半導(dǎo)體襯底上的鋁薄膜進(jìn)行微細(xì)加工，與晶體管直接連接。
而且，涉及本發(fā)明的無線互連方式的相關(guān)文獻(xiàn)分別刊登在下述非專利文獻(xiàn)1-3中。
IEEE美國電子電氣學(xué)會IITC國際布線技術(shù)會議2002年6月預(yù)備稿集，A.B.M.H.Rashid，S.Watanabe，T.Kikkawa，X.Guo，and K.O，“Interference suppression of wireless interconnection in Si integratedantenna，”Proc.International Interconnect Technology Conference(IEEE，San Francisco，USA，June 3-5)，pp.173-175. 固體元件材料會議2002年9月預(yù)備稿集，A.B.M.H.Rashid，S.Watanabe and T.Kikkawa，“Wireless Interconnection on Si usingIntegrated Antenna，”Proceedings of 2002 International Conference onSolid State Devices and Materials(Nagoya，Japan，September，2002)，pp.648-649. 先行鍍金屬(法)會議2002年10月預(yù)備稿集，S.Watanabe，A.B.M.H.Rashid and T.Kikkawa，“Influence of Si Substrate Ground onAntenna Transmission Gain for on-chip Wireless Interconnects，”Proc.Advanced Metallization for ULSI Application，(2002)pp.94-95.

發(fā)明內(nèi)容
但是，以往的利用金屬布線的連接方式，在高集成化的同時(shí)布線長度變長時(shí)，布線的寄生電容和電阻值會上升，并且由于他們的積——時(shí)間常數(shù)增大，通過布線的信號也會延遲。
而且，隨著系統(tǒng)規(guī)模變大和器件尺寸縮小，必須實(shí)現(xiàn)3維的集成化。但是，為了實(shí)現(xiàn)3維集成化，金屬布線連接必須實(shí)現(xiàn)通過硅襯底的孔對準(zhǔn)和深通路孔連接，難以制造且不實(shí)用。
本發(fā)明鑒于所述情況，目的在于提供下述半導(dǎo)體器件為了消除布線延遲，取代長距離的金屬布線及通路孔連接，能夠由形成在半導(dǎo)體芯片上的發(fā)射偶極天線發(fā)射電磁波，并由設(shè)置在其他半導(dǎo)體芯片電路塊內(nèi)部的接收天線接收。
半導(dǎo)體器件的特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，分別在所述多個半導(dǎo)體襯底上形成寬帶收發(fā)天線，從所述1個或1個以上半導(dǎo)體襯底發(fā)射信號，并由所述半導(dǎo)體襯底或其他多個半導(dǎo)體襯底的接收天線接收，該收發(fā)射號具有超寬帶通信功能。
半導(dǎo)體器件的特征在于具有夾在形成在半導(dǎo)體襯底表面上的第1層間絕緣膜內(nèi)的多層布線，在所述多層布線金屬層的一部分上形成發(fā)射天線，通過通孔的金屬與內(nèi)部布線金屬連接，形成所述發(fā)射天線的布線金屬層的上下夾在第2絕緣膜中，所述第2絕緣膜的介電常數(shù)與相鄰的第1層間絕緣膜不同，滿足電磁波在所述第1和第2絕緣膜的界面上全反射的條件，與所述天線在同一平面的發(fā)射方向的逆方向上設(shè)置了反射器。
半導(dǎo)體器件的特征在于具有夾在形成在半導(dǎo)體襯底表面上的第1層間絕緣膜內(nèi)的多層布線，在所述多層布線金屬層的一部分上形成發(fā)射天線，通過通孔的金屬與內(nèi)部布線金屬連接，形成所述發(fā)射天線的布線金屬層的上下夾在第2絕緣膜中，所述第2絕緣膜的介電常數(shù)與相鄰的第1層間絕緣膜不同，電磁波在所述第1及第2絕緣膜的界面上不發(fā)生全反射時(shí)，從所述天線到所述內(nèi)部金屬布線之間的距離與所述第2絕緣膜厚度的關(guān)系為下式所決定的值，與所述天線在同一平面的發(fā)射方向的逆方向上設(shè)置了反射器。
全反射角度＝sin-1√(第1絕緣膜的介電常數(shù)/第2絕緣膜的介電常數(shù))......(1)全反射角度＝tan-1√(從天線到布線之間的距離/第2絕緣膜的厚度)......(2)[4]半導(dǎo)體器件的特征在于具有夾在形成在半導(dǎo)體襯底表面上的多層層間絕緣膜內(nèi)的多層布線，在所述多層布線金屬層的一部分上形成發(fā)射天線，所述發(fā)射天線通過通孔的金屬與內(nèi)部布線金屬連接，形成所述發(fā)射天線的布線金屬層的上下夾在第1絕緣膜中，所述第1絕緣膜在厚度方向上貫穿了多個細(xì)孔，形成天線傳輸電磁波頻率中的光帶間隙(photonic band gap)。
半導(dǎo)體器件的特征在于具有夾在形成在半導(dǎo)體襯底表面上的多層層間絕緣膜內(nèi)的多層布線，在所述多層布線金屬層的一部分上形成發(fā)射天線，所述發(fā)射天線通過通孔的金屬與內(nèi)部布線金屬連接，形成所述發(fā)射天線的布線金屬層的上下夾在第1絕緣膜中，所述第1絕緣膜在厚度方向上形成了多個細(xì)孔，所述細(xì)孔中埋入有介電常數(shù)不同的第2絕緣膜，形成天線傳輸電磁波頻率中的光帶間隙。
半導(dǎo)體器件的特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，在形成在半導(dǎo)體襯底表面上的多層布線金屬層的一部分上形成收發(fā)天線，所述天線與接地金屬襯底及內(nèi)部金屬布線的距離大于半導(dǎo)體中電磁波的波長所規(guī)定的遠(yuǎn)方界距離，其中，距離＝Si襯底中的波長/2π。
半導(dǎo)體器件的特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，在所述半導(dǎo)體襯底和接地金屬襯底間插入低介電常數(shù)絕緣膜，使所述天線與接地金屬襯底及內(nèi)部金屬布線的距離大于半導(dǎo)體中電磁波的波長所規(guī)定的遠(yuǎn)方界(farfield distance)距離，其中，距離＝Si襯底中的波長/2π。
半導(dǎo)體器件的特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，與所述發(fā)射天線的發(fā)射方向垂直設(shè)置的多個金屬布線層通過通路連接孔連接，其全長分割為小于半導(dǎo)體中電磁波波長的8分之1，電源、接地布線以及共同布線與天線的發(fā)射方向平行地設(shè)置。
半導(dǎo)體器件的特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，排列多個所述半導(dǎo)體襯底并層疊集成化，在所述半導(dǎo)體襯底背面以及離所述半導(dǎo)體襯底最遠(yuǎn)的外側(cè)半導(dǎo)體襯底背面形成全面金屬接地層，并向外設(shè)置，在其他半導(dǎo)體襯底上不形成背面接地金屬層，在襯底表面上進(jìn)行接地接觸。
半導(dǎo)體器件的特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，所述半導(dǎo)體襯底背面的接地金屬層被分割為長方形，其寬度小于半導(dǎo)體中電磁波波長的4分之1，其間隔大于半導(dǎo)體中電磁波波長的4分之1。
半導(dǎo)體器件的特征在于電磁波傳輸信號由設(shè)置于半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射到設(shè)置于所述半導(dǎo)體襯底上的接收天線或設(shè)置于多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，透鏡狀的絕緣膜設(shè)置在所述發(fā)射天線之上，所述透鏡狀的絕緣膜由形成第1或第2層間絕緣膜的材料制成并具有拋物面，第1和第2層間絕緣膜具有不同的介電常數(shù)，金屬層設(shè)置于所述透鏡狀的絕緣膜上。
半導(dǎo)體器件的特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，從所述發(fā)射天線發(fā)射同步時(shí)鐘信號，由形成在所述半導(dǎo)體襯底上的各接收天線接收時(shí)，將從所述發(fā)射天線到所述各接收天線之間的直線距離除以電磁波傳播速度而得到的時(shí)間作為時(shí)鐘接收電路的延遲時(shí)間來進(jìn)行定時(shí)調(diào)整。
半導(dǎo)體器件的特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，所述多個半導(dǎo)體襯底被等間隔地層疊集成化，形成在所述各半導(dǎo)體襯底上的收發(fā)天線與形成在所述半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線設(shè)置在同一邊上，成為所述發(fā)射天線所發(fā)射的同步時(shí)鐘信號的中繼器，所述收發(fā)天線之間的直線距離除以電磁波傳播速度而得到的最大時(shí)間小于其時(shí)鐘周期的1/4。
半導(dǎo)體器件的特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，所述多個半導(dǎo)體襯底被等間隔地層疊集成化，形成在所述各半導(dǎo)體襯底上的收發(fā)天線是傳輸增益為-10dB、頻帶為中心頻率的25％以上的寬帶天線。
根據(jù)本發(fā)明，作為系統(tǒng)，在多個硅襯底上形成偶極天線及超寬帶收發(fā)電路，穿過硅襯底進(jìn)行通信。而且，在硅襯底中傳播的對應(yīng)電磁波的頻率為20GHz。


圖1為表示本發(fā)明第1實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的模式圖。
圖2為表示本發(fā)明第1實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的集成化天線的構(gòu)造以及半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖3表示涉及本發(fā)明的超寬帶(UWB)通信的發(fā)射電路例子。
圖4表示涉及本發(fā)明的超寬帶通信的接收電路例子。
圖5為表示本發(fā)明第2實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖6為表示本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造工序剖面圖之一。
圖7為表示本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造工序剖面圖之二。
圖8表示改變本發(fā)明第3實(shí)施例的Si襯底厚度時(shí)的天線傳輸增益特性，以及半導(dǎo)體器件的剖面模式圖。
圖9表示天線附近有金屬布線時(shí)，介電常數(shù)不同的層間絕緣膜界面上的反射率與天線增益的關(guān)系。
圖10表示本發(fā)明第4實(shí)施例的天線附近有金屬布線時(shí)，金屬布線長與天線增益的關(guān)系。
圖11表示將本發(fā)明實(shí)施例的金屬縱橫交替設(shè)置的布線圖案。
圖12表示布線圖案的天線增益的頻率依存性，該布線圖案是將表示本發(fā)明實(shí)施例的金屬布線長分割為電磁波波長的1/8且縱橫交替設(shè)置的布線圖案。
圖13為表示本發(fā)明第5實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底間傳輸天線結(jié)構(gòu)圖。
圖14為表示本發(fā)明第6實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面圖。
圖15為表示本發(fā)明第7實(shí)施例的半導(dǎo)體器件間傳輸狀態(tài)的模式圖。
圖16為與圖15中的頻率相對的天線增益特性圖。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
首先說明本發(fā)明的第1實(shí)施例(與權(quán)利要求1對應(yīng))。
圖1為表示本發(fā)明第1實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的模式圖。圖1(a)為平面圖，圖1(b)為剖面圖。圖2為該半導(dǎo)體器件的集成化天線的結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體器件的剖面圖，圖2(a)為該半導(dǎo)體器件的集成化天線的結(jié)構(gòu)，圖2(b)為該半導(dǎo)體器件的剖面圖。
如圖1所示，在1000℃下，在氫氣和氧氣的混合氣體流動的電爐內(nèi)，進(jìn)行約120分鐘的熱處理，在電阻率為10Ω·cm(平均值)的P型(100)Si襯底1上形成厚度為0.5μm的氧化硅膜(SiO2膜)2。然后，由直流磁控管濺射，向鋁靶進(jìn)行氬離子沖擊，在相對的晶片(未圖示)上堆積厚度為1μm的鋁膜。
接著，通過半導(dǎo)體蝕刻技術(shù)，即，將光刻膠作為掩膜，通過使用了氯系氣體的等離子蝕刻技術(shù)，在二氧化硅膜2上形成寬度為10μm的偶極鋁天線圖案3、4。另外，在Si襯底1的下部形成接地金屬層5，并如圖1(a)所示集成化。
另外，在圖2中，Si襯底1′的電阻率為8-12Ω·cm，厚度為260μm，SiO2膜2′的厚度為0.5μm，在Si襯底1′下部形成厚度為2.6mm的低介電常數(shù)材料層(low-k)6，在最下部形成接地金屬層7。在SiO2膜2′上設(shè)置了偶極鋁天線圖案3′、4′。
圖3表示涉及本發(fā)明的超寬帶(UWB)通信的發(fā)射電路例子。圖4表示涉及本發(fā)明的超寬帶通信的接收電路例子。在此，參考刊登在日經(jīng)電子工程學(xué)2002年8月26日號p.137上的報(bào)道進(jìn)行以下說明。
如圖3所示，發(fā)射電路10具有規(guī)則地生成脈沖波形12的幀節(jié)拍電路11，接收此脈沖波形12和從擴(kuò)散符號生成電路13發(fā)射的信號后輸出擴(kuò)散符號信號15的時(shí)間跳躍電路14，接收該擴(kuò)散符號信號15和輸入數(shù)據(jù)信號16后輸出延遲信號17A的、利用輸入序列的延遲電路17，接收該延遲信號17A后輸出發(fā)射波形19的發(fā)射波形生成電路18。
另外，如圖4所示，接收電路20具有規(guī)則地生成脈沖波形22的幀節(jié)拍電路21，接收該脈沖波形22后生成擴(kuò)散符號信號24的時(shí)間跳躍電路23，接收該擴(kuò)散符號信號24后輸出發(fā)射波形26的發(fā)射波形生成電路25，接收該發(fā)射波形26和接收波形27的脈沖相關(guān)器28，接收該脈沖相關(guān)器28發(fā)射的輸出信號的脈沖序列求和電路29，接收該脈沖序列求和電路29發(fā)射的輸出信號并輸出輸出信號31的判別電路30。
UWB是指所利用的頻帶占中心頻率的25％以上的情況。信息傳輸不使用載波，而是使用稱為高斯脈沖的短脈沖，該高斯脈沖的脈寬在1ns以下，如幾十psec到幾百psec，脈沖間隔為幾nsec。因此，是幾GHz的超寬帶脈沖波。以短周期生成此脈寬非常短的信號，直接以基帶信號的狀態(tài)由天線發(fā)射出。
香農(nóng)界限是能夠無誤差收發(fā)射的數(shù)據(jù)傳輸速度的界限。該香農(nóng)界限如下所述。
C＝Blog(1+P/N)這里，C最大信道容量(位/秒)，B帶寬(Hz)，P信號平均功率(W)，N噪聲平均功率(W)。即，最大信道容量與帶寬成比例。
另外，如圖3所示，由于發(fā)射電路10不需要以往的載波，所以不需要VCO(壓控振蕩器)、頻率合成器、混頻器、中頻濾波器。必需的電路是規(guī)則地生成脈沖波形12的幀節(jié)拍電路11，取入擴(kuò)散符號引起的延遲，將脈沖序列隨機(jī)地?cái)U(kuò)散到時(shí)間軸上，形成時(shí)間跳躍圖案。
而且，圖4所示的接收電路20與樣板波形相關(guān)，識別脈沖信號。
本發(fā)明使用以上技術(shù)，在硅襯底上將超寬帶發(fā)射電路和寬帶發(fā)射天線集成化。其特征在于，由該硅襯底發(fā)射電磁波信號，由分別在其他多個硅襯底上集成化的接收天線接收，并識別脈沖信號。
下面說明本發(fā)明的第2實(shí)施例(與權(quán)利要求2或3對應(yīng))。
圖5為表示本發(fā)明第2實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
此圖中，41為Si襯底，42為包圍由多層布線構(gòu)成的布線金屬層的第1絕緣膜(低介電常數(shù)，相對介電常數(shù)為2.0)，43為布線金屬層，44為天線45(發(fā)射天線45A與接收天線45B)的第2絕緣膜(高介電常數(shù)，相對介電常數(shù)為7.0)，45A為發(fā)射天線，45B為接收天線，46為反射器，47為天線層。
本實(shí)施例中，若要減少天線45(發(fā)射天線45A與接收天線45B)和布線金屬層43的干擾，需要分離布線金屬層43和天線層47，在此表示其標(biāo)準(zhǔn)。
為了不使發(fā)射天線45A發(fā)射出的電磁波與布線金屬層43干擾，只要找出電磁波在包圍布線金屬層43的第1絕緣膜42的界面上的全反射條件即可。而且，不滿足全反射條件的區(qū)域里不設(shè)置布線金屬層43。
因此，在形成在Si襯底41上的相對介電常數(shù)為2.0的低介電常數(shù)層間絕緣膜42內(nèi)夾著的、由銅的多層布線構(gòu)成的布線金屬層43和用相對介電常數(shù)為7.0的高介電常數(shù)層間絕緣膜44來絕緣的天線45中，在天線層47的一部分上形成發(fā)射天線45A，布線金屬層43的上下夾在相對介電常數(shù)為2.0的低介電常數(shù)多孔二氧化硅(第1絕緣膜)42中。
另外，第2絕緣膜44是用等離子CVD(化學(xué)汽相增長)形成的氮化硅薄膜，其介電常數(shù)比相鄰的第1絕緣膜42高，滿足與不滿足電磁波在所述第1絕緣膜42和第2絕緣膜44的界面上全反射的條件的部位，取決于天線45到布線金屬層43之間的距離x與第2絕緣膜44厚度t的關(guān)系由下式?jīng)Q定的值。在天線層47中，在同一平面的發(fā)射方向的逆方向上設(shè)置了反射器46。
全反射角度＝sin-1√(第1絕緣膜的介電常數(shù)/第2絕緣膜的介電常數(shù))......(1)全反射角度＝tan-1√(從天線到布線之間的距離/第2絕緣膜的厚度)......(2)通過這樣的結(jié)構(gòu)，能夠改善半導(dǎo)體器件的天線增益。
關(guān)于用于改善所述天線增益的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，使用圖6及圖7說明其制造工序。
首先，如圖6(a)所示，在電阻率為10Ω·cm的P型(100)Si襯底141上形成厚度為0.5μm的二氧化硅膜(未圖示)，在二氧化硅膜上，通過在400℃下使四氫化硅、硅烷和氨NH3反應(yīng)，進(jìn)行等離子化學(xué)汽相增長，形成厚度為0.2μm的氮化硅薄膜142，作為干蝕停止層。在氮化硅薄膜上形成相對介電常數(shù)為2.0的低介電常數(shù)層間絕緣膜143，作為第1絕緣膜。這時(shí)，以3000rpm在SOG(旋涂玻璃)上旋轉(zhuǎn)涂抹使用了ATMA(烷基三甲基銨)的溶劑，該SOG是通過將TEOS(正硅酸乙酯)溶解在作為溶劑的乙醇里而得到的，該ATMA是作為多孔劑的陽離子類界面活性劑。在180℃和400℃下分別進(jìn)行1小時(shí)的烘培，得到厚度為500nm的多孔二氧化硅膜，作為第1絕緣膜143。
低介電常數(shù)層間絕緣膜143，可以以3000rpm旋轉(zhuǎn)涂抹相對介電常數(shù)為2.0的如多孔的甲基倍半硅氧烷前驅(qū)體，接著，在空氣中分別在150℃下烘培3分鐘、250℃下烘培5分鐘、400℃下烘培30分鐘，形成0.5μm的厚度。
用于干蝕的硬質(zhì)掩膜(未圖示)，是在400℃下使四氫化硅、硅烷和一氧化二氮N2O反應(yīng)，通過等離子化學(xué)汽相增長，形成厚度為0.2μm的二氧化硅膜。接著，如圖6(b)所示，由光刻法，在利用等離子的二氧化硅膜上形成布線溝圖案，將其作為掩膜，由碳氟化合物類氣體將第1絕緣膜143等離子蝕刻，形成溝144。
除去光刻膠(未圖示)后，如圖6(c)所示，由DC磁控管濺射法，向鉭靶進(jìn)行等離子中的氬離子沖擊，在相對的晶片上形成厚度為0.1μm的鉭薄膜145，作為屏蔽金屬。
接著，如圖6(d)所示，由DC磁控管濺射法，向銅靶進(jìn)行等離子中的氬離子沖擊，在相對的晶片上形成厚度為0.2μm的銅薄膜146，作為鍍銅的基片層。
然后，如圖7(a)所示，在硫酸銅及稀硫酸溶液中進(jìn)行鍍銅，在晶片上形成1μm的銅147。
而且，如圖7(b)所示，通過化學(xué)機(jī)械研磨使銅147的表面平坦化，使布線圖案(布線金屬層)148保留在溝144內(nèi)。
各布線金屬層148之間的連接，重復(fù)圖6(a)-(d)、圖7(a)-(b)，通過在400℃下使四氫化硅、硅烷和氨NH3反應(yīng)，形成厚度為0.2μm、等離子化學(xué)汽相增長后的氮化硅薄膜142′，作為蓋層。在氮化硅薄膜上形成相對介電常數(shù)為2.0的低介電常數(shù)層間絕緣膜143′(未圖示)，作為第1絕緣膜。這時(shí)，以3000rpm在SOG(旋涂玻璃)上旋轉(zhuǎn)涂抹使用了ATMA(烷基三甲基銨)的溶劑，該SOG是將TEOS(正硅酸乙酯)溶解在作為溶劑的乙醇里，該ATMA是作為多孔劑的陽離子類界面活性劑。在180℃和400℃下分別進(jìn)行1小時(shí)的烘培，得到厚度為500nm的多孔二氧化硅膜(未圖示)，作為第1絕緣膜143′。
低介電常數(shù)層間絕緣膜143′，可以以3000rpm旋轉(zhuǎn)涂抹相對介電常數(shù)為2.0的如多孔的甲基倍半硅氧烷前驅(qū)體，接著，在空氣中分別在150℃下烘培3分鐘、250℃下烘培5分鐘、400℃下烘培30分鐘，形成0.5μm的厚度。
接著，利用光刻技術(shù)，在光刻膠上形成通路孔(未圖示)圖案，將其作為掩膜，在第1絕緣膜143′(未圖示)上用碳氟化合物類氣體進(jìn)行等離子蝕刻，形成溝144′(未圖示)。然后將蓋層的等離子氮化硅薄膜腐蝕，形成與下部銅布線連接的通路孔。接著，用DC磁控管濺射法，向鈦靶進(jìn)行等離子中的氬離子及氮離子沖擊，在相對晶片的通路孔上形成厚度為0.1μm的氮化鈦薄膜，作為阻擋金屬。這里用六氟化鎢的化學(xué)汽相增長法進(jìn)行還原，形成鎢插頭。重復(fù)后形成多層波形花紋(damascene)布線(未圖示)。也可以使用鍍銅的插頭代替鎢插頭。
然后，如圖7(c)所示，在構(gòu)圖后的布線金屬層148上，通過在400℃下使四氫化硅、硅烷和氨NH3反應(yīng)進(jìn)行等離子化學(xué)汽相增長，形成厚度為1.0μm的氮化硅薄膜149，作為高介電常數(shù)絕緣膜。
接著，如圖7(d)所示，用DC磁控管濺射法，向鋁靶進(jìn)行等離子中的氬離子沖擊，在相對的晶片上形成1μm的鋁薄膜，將用光刻法形成的光刻膠(未圖示)作為掩膜，由利用氯系氣體等離子的干蝕法腐蝕形成厚1μm、寬10μm的偶極天線圖案150、151。
下面說明本發(fā)明第3實(shí)施例(與權(quán)利要求4對應(yīng))。
首先，如圖1所示，在1000℃下，在氫氣和氧氣的混合氣體流動的電爐內(nèi)，進(jìn)行約120分鐘的熱處理，在電阻率為10Ω·cm、厚度為260μm的P型(100)Si襯底1上形成厚度為0.5μm的二氧化硅膜2。然后，利用直流磁控管濺射，向鋁靶進(jìn)行氬離子沖擊，在相對的晶片上堆積厚度為1μm的鋁膜。通過半導(dǎo)體蝕刻技術(shù)將光刻膠作為掩膜，用利用了氯系氣體的等離子蝕刻技術(shù)形成寬10μm、天線長2mm的偶極鋁天線圖案3、4。
另外，使晶片背面導(dǎo)電，形成接地金屬層5，作為與襯底的接觸。這時(shí)，在Si襯底1接地時(shí)，天線傳輸增益對Si襯底厚度的依存性及半導(dǎo)體器件的剖面模式圖如圖8所示。
圖8中，圖8(a)為本發(fā)明半導(dǎo)體器件的Si襯底以直接金屬層接地時(shí)(■)和Si襯底通過低介電常數(shù)材料層接地時(shí)(●)的、改變有損失的Si襯底厚度時(shí)的天線傳輸增益特性圖，圖8(b)為Si襯底以直接金屬層接地時(shí)半導(dǎo)體器件的剖面模式圖，圖8(c)為Si襯底與金屬層之間插入低介電常數(shù)材料層時(shí)半導(dǎo)體器件的剖面模式圖。
具體來說，關(guān)于改變有損失的Si襯底厚度時(shí)的天線傳輸增益特性，天線長L＝2.0mm、天線間距離d＝3.0mm，使Si襯底1的厚度h以260μm為刻度，在260μm至2340μm之間變化，在Si襯底1以直接金屬層5接地時(shí)(■)和Si襯底1與接地金屬層7之間插入低介電常數(shù)材料層6時(shí)(●)進(jìn)行測定。
如圖8(b)所示，Si襯底1以金屬層5直接接地時(shí)(■)，若Si襯底的厚度變薄，天線增益會急劇降低。Si襯底的厚度在某種程度以上時(shí)，天線增益大致飽和。
如圖8(c)所示，Si襯底1與接地金屬層7之間插入低介電常數(shù)材料層6時(shí)(●)，若Si襯底1的厚度變厚，天線增益會降低。而且，膜厚超過1500μm左右時(shí)，天線增益會上升。
因此，Si襯底1的厚度薄時(shí)，通過在Si襯底與接地金屬層7之間插入低介電常數(shù)材料層6，可以將天線增益改善約10dB以上。
這里，由天線所發(fā)射的電磁波產(chǎn)生的電磁場的Far-Field的邊界在下式(3)中作為Si襯底中電磁波波長的函數(shù)，由此，電磁場的Far-Field邊界計(jì)算為689μm。
r≥(λSi-20GHz)/2π ......(3)圖8(b)所示的從天線到接地面之間的距離r小于689μm時(shí)，為Near-Field，在發(fā)射天線中，由于與Si襯底接地金屬面的靜電容耦合的影響，從天線發(fā)射出的電磁波的傳輸功率減少，天線傳輸增益下降。由此，天線與接地面(Metal)的距離r必須滿足電磁波的Far-Field條件。
如圖8(c)所示，Si襯底1與接地金屬層7之間插入低介電常數(shù)材料層6時(shí)，雖然滿足電磁波Far-Field條件，但是由于Si襯底1為損失介質(zhì)，所以增加電磁波路徑中的Si襯底1的厚度時(shí)，損失增大，天線傳輸增益降低。
圖9表示天線附近有金屬布線時(shí)，介電常數(shù)不同的層間絕緣膜界面上的反射率與天線增益的關(guān)系，圖9(a)為該半導(dǎo)體器件的剖面模式圖[圖9(b)中曲線b的情況]，圖9(b)為對于該天線下部層間絕緣膜的厚度(μm)的傳輸增益(dB)特性圖，a表示頻率為20GHz、下部層間絕緣膜為氧化膜的情況，b表示頻率為20GHz、下部層間絕緣膜為高相對介電常數(shù)(εr＝50)膜的情況。
下面說明本發(fā)明的第4實(shí)施例(與權(quán)利要求9對應(yīng))。
天線附近有金屬布線時(shí)會發(fā)生干擾。圖10表示該金屬布線長與天線增益的關(guān)系。
圖10表示本發(fā)明第4實(shí)施例的天線附近有金屬布線時(shí)，金屬布線長與天線增益的關(guān)系，下橫軸表示金屬布線長(mm)，上橫軸表示金屬布線長與天線長度的比(％)，縱軸表示天線增益Ga(dB)。而且，這里表示金屬布線垂直于天線的電磁波發(fā)射方向的情況。
從圖10中可以得知，垂直設(shè)置在天線的電磁波發(fā)射方向上的金屬布線長度超過天線長的25％時(shí)，天線增益降低。即，金屬布線長超過在Si襯底中傳輸?shù)碾姶挪úㄩL的1/8時(shí)，由于反射和干擾，天線增益降低。
圖11表示布線平行或垂直于天線設(shè)置時(shí)的圖，51為發(fā)射天線，52為金屬布線，53為接收天線，54為發(fā)射天線51發(fā)射的發(fā)射圖案。
圖12表示將金屬布線長分割為電磁波波長的1/8且縱橫交替設(shè)置的布線圖案的模式圖和此時(shí)的天線增益的頻率依存性。圖12中，橫軸表示頻率(GHz)，縱軸表示天線增益G。(dB)，○表示干擾的金屬布線(IL)不存在的情況，表示有金屬布線(IL)的情況。
下面說明本發(fā)明第5實(shí)施例(與權(quán)利要求11對應(yīng))。
圖13為表示本發(fā)明第5實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖13(a)中，61為Si襯底，62為第1絕緣膜(相對介電常數(shù)為4.0)，63為布線金屬層，64為第2絕緣膜(相對介電常數(shù)為2-3，如2.7)，65為天線(65A為發(fā)射天線、65B為接收天線)，66為反射器，67為天線層，68為具有拋物面的透鏡狀絕緣膜，該拋物面由第1絕緣膜材料或第2絕緣膜材料形成在天線65上方，69A、69B為拋物面鏡。
另外，圖13(b)中，71為Si襯底，72為第1絕緣膜(相對介電常數(shù)為4.0)，73為布線金屬層，74為第2絕緣膜(相對介電常數(shù)為2-3，如2.7)，75A為發(fā)射天線、75B為接收天線，76為反射器，77為天線層。
此第1實(shí)施方式中，形成無線互連，用于將發(fā)射天線65A所發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍赟i襯底61或者其他多個Si襯底上的接收天線65B，在天線65上方形成具有拋物面的透鏡狀絕緣膜68，該拋物面由第1或介電常數(shù)不同的第2絕緣膜材料形成，所述透鏡狀絕緣膜68的表面上形成反射金屬層69。拋物面鏡69A、69B的焦點(diǎn)位置上分別形成作為天線65A、65B的金屬層。反射器66也形成在同一面上。
下面說明本發(fā)明的第6實(shí)施例(與權(quán)利要求12對應(yīng))。
圖14為表示本發(fā)明第6實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面圖。
由形成在Si襯底上的發(fā)射天線T1發(fā)射出電磁波傳輸信號，并且作為同步時(shí)鐘信號向形成在同一Si襯底上的接收天線R1、R2、R3傳輸時(shí)，將從所述發(fā)射天線T1到所述各接收天線R1、R2、R3之間的直線距離d1、d2、d3除以電磁波傳播速度得到的時(shí)間t1、t2、t3作為時(shí)鐘接收電路的延遲時(shí)間進(jìn)行定時(shí)調(diào)整。
下面說明本發(fā)明的第7實(shí)施例(與權(quán)利要求13對應(yīng))。
與第6實(shí)施例(圖14)一樣，在電阻率為10Ω·cm的P型(100)Si襯底上形成相對介電常數(shù)為4.0的第1絕緣膜，在第1絕緣膜上形成相對介電常數(shù)為2.7的第2絕緣膜，例如以3000rpm旋轉(zhuǎn)涂抹多孔的甲基倍半硅氧烷前驅(qū)體后，在空氣中150℃下烘培3分鐘、250℃下烘培5分鐘、400℃下烘培30分鐘，形成厚度為0.5μm的第2絕緣膜。用DC磁控管濺射法，向鋁靶進(jìn)行等離子中的氬離子沖擊形成鋁薄膜，將光刻法形成的光刻膠作為掩膜，用干蝕法腐蝕形成厚1μm、寬10μm的偶極天線。重復(fù)后形成多層布線。天線圖案以外的布線層形成以往的布線圖案。
將多個形成了半導(dǎo)體集成電路的Si襯底層疊排列，將發(fā)射天線圖案設(shè)置在其中一個襯底上的Si芯片端的一邊。該發(fā)射天線發(fā)射出20GHz的正弦波，作為多個Si芯片的同步時(shí)鐘信號。與層疊的其他Si襯底相同位置對應(yīng)的一邊上分別設(shè)置接收天線，通過Si襯底接收同步時(shí)鐘的電磁波正弦波信號。通過該襯底的電路來調(diào)整作為同步時(shí)鐘偏離的信號相位延遲。
即，將各Si襯底的層疊間距設(shè)置為2mm時(shí)，由于從發(fā)射天線的位置到下一層的接收天線位置的距離也為2mm，所以用此距離除以相位速度能夠正確計(jì)算延遲時(shí)間。由于該延遲時(shí)間大約為10psec，比原來的時(shí)鐘信號的周期50psec的1/4小，所以能夠預(yù)先調(diào)整波形的相位延遲。預(yù)先調(diào)整波形的相位延遲、提前了相位的時(shí)鐘信號由設(shè)置在同一邊的發(fā)射天線發(fā)射，傳輸?shù)较乱粋€襯底。即，與接收時(shí)鐘信號的相位相比，發(fā)射時(shí)鐘信號的相位只提前了芯片間的延遲時(shí)間。
下面與之相同，繼續(xù)向第2、第3襯底的接收天線轉(zhuǎn)播。由此，無論層疊了多少襯底，由于能夠調(diào)整相位延遲進(jìn)行轉(zhuǎn)播，所以能夠解決時(shí)鐘偏離問題。
圖15為表示本發(fā)明第7實(shí)施例的半導(dǎo)體器件間傳輸狀態(tài)的模式圖，圖16為與圖15中的頻率相對的天線增益特性圖。
圖15中，81為第1半導(dǎo)體器件(第1半導(dǎo)體集成電路裝置第1IC)，82為安裝在該第1半導(dǎo)體器件81上的發(fā)射天線，83為第2半導(dǎo)體器件(第2半導(dǎo)體集成電路裝置第2IC)，84為安裝在該第2半導(dǎo)體器件83上的接收天線，本實(shí)施例中，個別半導(dǎo)體器件81、83之間不是由電線連接，而是由GHz帶中的無線收發(fā)進(jìn)行連接。
圖16為第1半導(dǎo)體器件81與第2半導(dǎo)體器件83之間的間隔為1mm、發(fā)射天線82與接收天線84之間的間隔為10mm時(shí)的頻率所對應(yīng)的天線增益特性圖，橫軸表示頻率(GHz)，縱軸表示天線增益(dB)。圖16中，曲線a表示天線長為3mm的情況，曲線b表示為2mm的情況。曲線a中可以得知，尤其是天線長度為3mm時(shí)，在大約14～18GHz(BW＝4GHz)中，天線增益增大。
本發(fā)明適用于具有超LSI、DRAM等高速運(yùn)轉(zhuǎn)的LSI布線的所有半導(dǎo)體器件。
而且，本發(fā)明并不限定于所述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的宗旨，能夠進(jìn)行多種變形，這些并不排除在本發(fā)明的范圍之外。
如所述詳細(xì)說明，根據(jù)本發(fā)明，能夠達(dá)到以下效果。
能夠提供在多個半導(dǎo)體襯底間進(jìn)行超高速信號傳輸?shù)陌雽?dǎo)體reconfigurable無線互連。即，形成在多個半導(dǎo)體襯底上的金屬天線所發(fā)射的信號通過半導(dǎo)體襯底，能夠無線傳輸?shù)狡渌雽?dǎo)體襯底上。
更具體來說，具有以下特征。
(1)分別在多個半導(dǎo)體芯片上形成寬帶收發(fā)天線。
(2)發(fā)送信號通過Si襯底由其他半導(dǎo)體襯底的天線接收。
(3)收發(fā)射號利用超寬帶通信[中心頻率在10-20GHz附近，利用的頻帶占中心頻率的25％以上，傳輸信號的脈寬在1ns以下且不使用載波，不需要在輻射基準(zhǔn)(-41.3dBm/MHz)以下進(jìn)行的無線通信(利用頻帶2～20GHz)]。實(shí)施例中為6～25GHz。
(4)收發(fā)天線層與金屬布線層分離。
(5)將收發(fā)天線與金屬布線分離的層間絕緣膜為高介電常數(shù)膜。
(6)金屬布線的長度大于收發(fā)天線所發(fā)射出的電波波長的1/8時(shí)，將布線分割。
(7)金屬布線的方向設(shè)置為垂直于收發(fā)天線的方向。
(8)形成收發(fā)天線的半導(dǎo)體襯底與接地金屬的距離為電磁波的遠(yuǎn)方界以上的距離。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的半導(dǎo)體器件能夠用于消除布線延遲的新型半導(dǎo)體器件。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，分別在所述多個半導(dǎo)體襯底上形成寬帶收發(fā)天線，從所述1個或1個以上半導(dǎo)體襯底發(fā)射信號，并由所述半導(dǎo)體襯底或其他多個半導(dǎo)體襯底的接收天線接收，該收發(fā)射號具有超寬帶通信功能。
2.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于具有夾在形成在半導(dǎo)體襯底表面上的第1層間絕緣膜內(nèi)的多層布線，在所述多層布線金屬層的一部分上形成發(fā)射天線，通過通孔的金屬與內(nèi)部布線金屬連接，形成所述發(fā)射天線的布線金屬層的上下夾在第2絕緣膜中，所述第2絕緣膜的介電常數(shù)與相鄰的第1層間絕緣膜不同，滿足電磁波在所述第1和第2絕緣膜的界面上全反射的條件，與所述天線在同一平面的發(fā)射方向的逆方向上設(shè)置了反射器。
3.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于具有夾在形成在半導(dǎo)體襯底表面上的第1層間絕緣膜內(nèi)的多層布線，在所述多層布線金屬層的一部分上形成發(fā)射天線，通過通孔的金屬與內(nèi)部布線金屬連接，形成所述發(fā)射天線的布線金屬層的上下夾在第2絕緣膜中，所述第2絕緣膜的介電常數(shù)與相鄰的第1層間絕緣膜不同，電磁波在所述第1及第2絕緣膜的界面上不發(fā)生全反射時(shí)，從所述天線到所述內(nèi)部金屬布線之間的距離與所述第2絕緣膜厚度的關(guān)系為下式所決定的值，與所述天線在同一平面的發(fā)射方向的逆方向上設(shè)置了反射器。全反射角度＝sin-1√(第1絕緣膜的介電常數(shù)/第2絕緣膜的介電常數(shù))......(1)全反射角度＝tan-1√(從天線到布線之間的距離/第2絕緣膜的厚度)......(2)。
4.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于具有夾在形成在半導(dǎo)體襯底表面上的多層層間絕緣膜內(nèi)的多層布線，在所述多層布線金屬層的一部分上形成發(fā)射天線，所述發(fā)射天線通過通孔的金屬與內(nèi)部布線金屬連接，形成所述發(fā)射天線的布線金屬層的上下夾在第1絕緣膜中，所述第1絕緣膜在厚度方向上貫穿了多個細(xì)孔，形成天線傳輸電磁波頻率中的光帶間隙。
5.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于具有夾在形成在半導(dǎo)體襯底表面上的多層層間絕緣膜內(nèi)的多層布線，在所述多層布線金屬層的一部分上形成發(fā)射天線，所述發(fā)射天線通過通孔的金屬與內(nèi)部布線金屬連接，形成所述發(fā)射天線的布線金屬層的上下夾在第1絕緣膜中，所述第1絕緣膜在厚度方向上形成了多個細(xì)孔，所述細(xì)孔中埋入有介電常數(shù)不同的第2絕緣膜，形成天線傳輸電磁波頻率中的光帶間隙。
6.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，在形成在半導(dǎo)體襯底表面上的多層布線金屬層的一部分上形成收發(fā)天線，所述天線與接地金屬襯底及內(nèi)部金屬布線的距離大于半導(dǎo)體中電磁波的波長所規(guī)定的遠(yuǎn)方界距離，其中，距離＝Si襯底中的波長/2π。
7.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，在所述半導(dǎo)體襯底和接地金屬襯底間插入低介電常數(shù)絕緣膜，使所述天線與接地金屬襯底及內(nèi)部金屬布線的距離大于半導(dǎo)體中電磁波的波長所規(guī)定的遠(yuǎn)方界距離，其中，距離＝Si襯底中的波長/2π。
8.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，與所述發(fā)射天線的發(fā)射方向垂直設(shè)置的多個金屬布線層通過通路連接孔連接，其全長分割為小于半導(dǎo)體中電磁波波長的8分之1，電源、接地布線以及共同布線與天線的發(fā)射方向平行地設(shè)置。
9.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，排列多個所述半導(dǎo)體襯底并層疊集成化，在所述半導(dǎo)體襯底背面以及離所述半導(dǎo)體襯底最遠(yuǎn)的外側(cè)半導(dǎo)體襯底背面形成全面金屬接地層，并向外設(shè)置，在其他半導(dǎo)體襯底上不形成背面接地金屬層，在襯底表面上進(jìn)行接地接觸。
10.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，所述半導(dǎo)體襯底背面的接地金屬層被分割為長方形，其寬度小于半導(dǎo)體中電磁波波長的4分之1，其間隔大于半導(dǎo)體中電磁波波長的4分之1。
11.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于電磁波傳輸信號由設(shè)置于半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射到設(shè)置于所述半導(dǎo)體襯底上的接收天線或設(shè)置于多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，透鏡狀的絕緣膜設(shè)置在所述發(fā)射天線之上，所述透鏡狀的絕緣膜由形成第1或第2層間絕緣膜的材料制成并具有拋物面，第1和第2層間絕緣膜具有不同的介電常數(shù)，金屬層設(shè)置于所述透鏡狀的絕緣膜上。
12.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于電磁波傳輸信號由設(shè)置于半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射到設(shè)置于所述半導(dǎo)體襯底上的接收天線或設(shè)置于多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，從所述發(fā)射天線發(fā)射同步時(shí)鐘信號，由形成在所述半導(dǎo)體襯底上的各接收天線接收時(shí)，將從所述發(fā)射天線到所述各接收天線之間的直線距離除以電磁波傳播速度而得到的時(shí)間作為時(shí)鐘接收電路的延遲時(shí)間來進(jìn)行定時(shí)調(diào)整。
13.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，所述多個半導(dǎo)體襯底被等間隔地層疊集成化，形成在所述各半導(dǎo)體襯底上的收發(fā)天線與形成在所述半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線設(shè)置在同一邊上，成為所述發(fā)射天線所發(fā)射的同步時(shí)鐘信號的中繼器，所述收發(fā)天線之間的直線距離除以電磁波傳播速度而得到的最大時(shí)間小于其時(shí)鐘周期的1/4。
14.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于將形成在半導(dǎo)體襯底上的發(fā)射天線發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，所述多個半導(dǎo)體襯底被等間隔地層疊集成化，形成在所述各半導(dǎo)體襯底上的收發(fā)天線是傳輸增益為-10dB、頻帶為中心頻率的25％以上的寬帶天線。
全文摘要
提供一種半導(dǎo)體器件為了消除布線延遲，取代長距離的金屬布線及通路孔連接，能夠由形成在半導(dǎo)體芯片上的發(fā)射偶極天線發(fā)射電磁波，并由設(shè)置在其他半導(dǎo)體芯片電路塊內(nèi)部的接收天線接收。半導(dǎo)體器件中，將形成在半導(dǎo)體襯底(1)上的發(fā)射天線(3)所發(fā)射的電磁波傳輸信號傳輸?shù)叫纬稍谒霭雽?dǎo)體襯底(1)或者其他多個半導(dǎo)體襯底上的接收天線(4)，從而實(shí)現(xiàn)無線互連，分別在所述多個半導(dǎo)體襯底上形成寬帶收發(fā)天線，所述1個或1個以上半導(dǎo)體襯底發(fā)射信號，并由所述半導(dǎo)體襯底(1)或其他多個半導(dǎo)體襯底的接收天線接收，該收發(fā)射號具有超寬帶通信功能。
文檔編號H01L23/522GK1777992SQ20048001068
公開日2006年5月24日 申請日期2004年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月23日
發(fā)明者吉川公麿, 巖田穆, 角南英夫, 漢斯·J.·馬塔什, 橫山新, 芝原健太郎, 中島安理, 小出哲士, 哈魯恩－尤爾·R.·A·B·M., 渡邊慎治 申請人:獨(dú)立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)