專利名稱：基于氮化鋁導熱層的無線全局互聯(lián)線組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種集成電路技術領域的互聯(lián)線，具體是一種基于氮化鋁導熱層 的無線全局互聯(lián)線組件。
技術背景隨著微電子工藝的不斷發(fā)展，集成電路元件規(guī)模如莫爾定律所述成幾何級數(shù) 增長。微米、亞微米工藝的成熟和應用，使人們越發(fā)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。基于 上述考慮，不少學者提出各種新型互聯(lián)系統(tǒng)希望縮小全局互聯(lián)線組件占用的面積 并提高其性能。這些新型互聯(lián)系統(tǒng)主要包括:基于片上集成天線的無線互聯(lián)系統(tǒng)、基于碳納米管的納米互聯(lián)系統(tǒng)和基于光纖的光互聯(lián)系統(tǒng)。然而，上述的納米互聯(lián) 系統(tǒng)和光互聯(lián)系統(tǒng)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(lián)系統(tǒng)占用片上面積較大，同時由于片上天線的尺寸限制其傳輸 效率較低，尤其是低于15 GHz的頻段內(nèi)傳輸效率極低。經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，新型全局互聯(lián)系統(tǒng)是現(xiàn)代集成電路技術中研 究的熱點之一，A. Naeemi等人2007年l月發(fā)表在電子與電氣工程學會電子器 件雜志(IEEE Transactions on Electron Devices)第1期的文章單墻碳納米管作為超大規(guī)模集成電路的本地、半全局和全局互聯(lián)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),提出并分析了單墻碳納米管在超大規(guī)模集成電路互聯(lián)中的應用，表明 碳納米管互聯(lián)線相比傳統(tǒng)的金屬互聯(lián)線具有寄生參數(shù)小、損耗低等優(yōu)勢，然而其 存在與現(xiàn)有CMOS工藝的兼容性問題、高制作復雜度和高制作成本等缺陷，更重 要的是，這種技術并沒有在根本上解決現(xiàn)有互聯(lián)線的問題，隨著工藝的進一步發(fā) 展，其寄生參數(shù)效應仍將成為限制高速互聯(lián)性能的主要瓶頸之一；A. L. Glebov等人在2007年4月發(fā)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(zhì)上的光互聯(lián)組件(Direct Attach of Photonic Components on Substrates with Optical Interconnects), 提出了直接搭接在介質(zhì)上的光互聯(lián)技術，取得了很高的傳輸速率，然而這項技術 與現(xiàn)有主流CM0S工藝不兼容，且高昂的造價也讓人卻步。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的不足和缺陷，提供一種基于氮化鋁 導熱層的無線全局互聯(lián)線組件，使其有效地縮小全局互聯(lián)線組件占用的片上面 積，并大幅提高其傳輸性能，有望從根本上解決限制高速電路發(fā)展的互聯(lián)線信號 完整性問題。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括互聯(lián)穿孔、硅基片、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，最上方硅基片和互聯(lián)穿孔?；?聯(lián)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(lián)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 出緩沖器、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(lián)穿孔穿過并進入氮化鋁隔熱層，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淀積(PVD)、化學汽相淀積 (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?shù)闹饕ǖ?，其基本形式可以是介質(zhì)波導，也可以是介質(zhì)集成波導(SIW)。所述硅基片和散熱片都是高速CMOS集成電路中的必需組件。 本發(fā)明通過調(diào)節(jié)互聯(lián)穿孔的間距、互聯(lián)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(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)其工作頻帶和傳輸損耗。本發(fā)明和現(xiàn)有技術相相比，其效果是積極和明顯的，本發(fā)明因為采用了互聯(lián) 穿孔的饋電形式，可以大幅地縮減片上全局互聯(lián)線組件的尺寸；由于采用氮化鋁 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(fā)明可以自由 選擇氮化鋁導熱層中的波導結(jié)構(gòu)，可以自由調(diào)節(jié)其工作頻率，可以覆蓋了現(xiàn)有的 金屬全局互聯(lián)線組件和無線全局互聯(lián)線組件難于覆蓋或者效果不佳的頻段。


圖1是本發(fā)明基于氮化鋁導熱層的無線全局互聯(lián)線組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的反射系數(shù)圖和傳輸系數(shù)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)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(fā)明的保護 范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括互聯(lián)穿孔l、硅基片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(lián)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，最上方是硅基片2 和互聯(lián)穿孔l。所述互聯(lián)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、 輸出緩沖器、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(lián)穿孔1穿過并進入所述氮 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淀積(PVD)、化學汽相淀 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?shù)闹饕ǖ?，其基本形式可以是介質(zhì)波導， 也可以是介質(zhì)集成波導(SIW)。所述硅基片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(diào)節(jié)互聯(lián)穿孔的間距、互聯(lián)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(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)其工作頻 帶和傳輸損耗。上述互聯(lián)穿孔的間距調(diào)節(jié)范圍20到100微米之間，互聯(lián)穿孔的長度調(diào)節(jié)范 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(jié)構(gòu)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；所述硅基片的厚度為500微米，相對介電常數(shù)為11.9，導電率為10歐姆 厘米；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(shù)為8.8;所述氮化鋁導熱層中傳輸波導為矩形介質(zhì)集成波導，截面 大小為8毫米乘2毫米；互聯(lián)間距為10毫米。圖2是本實施例的反射系數(shù)圖和傳輸系數(shù)圖:虛線為反射系數(shù)，實線為傳輸 系數(shù)。從圖中可以看出此本實施例全局互聯(lián)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(yōu)于現(xiàn)有的無線互聯(lián)系統(tǒng)和金屬互聯(lián)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1、一種基于氮化鋁導熱層的無線全局互聯(lián)線組件，包括互聯(lián)穿孔(1)、硅基片(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)，其特征在于，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)，最上方是硅基片(2)和互聯(lián)穿孔(1)，所述互聯(lián)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(jù)權(quán)利要求1所述的基于氮化鋁導熱層的無線全局互聯(lián)線組件，其特 征是，所述互聯(lián)穿孔(l)為平衡饋電，與片上功率放大器、片上低噪聲放大器、 輸出緩沖器、輸入端直接相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于氮化鋁導熱層的無線全局互聯(lián)線組件， 其特征是，所述互聯(lián)穿孔(l)，其間距范圍為20微米到100微米。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于氮化鋁導熱層的無線全局互聯(lián)線組件， 其特征是，所述互聯(lián)穿孔(l)，其長度范圍為0.2毫米到3毫米。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氮化鋁導熱層的無線全局互聯(lián)線組件，其特 征是，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(jù)權(quán)利要求1所述的基于氮化鋁導熱層的無線全局互聯(lián)線組件，其特 征是，所述氮化鋁導熱層(4)是信號傳輸?shù)闹饕ǖ?，其形式是介質(zhì)波導，或是 介質(zhì)集成波導。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于氮化鋁導熱層的無線全局互聯(lián)線組件， 其特征是，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于氮化鋁導熱層的無線全局互聯(lián)線組件，包括互聯(lián)穿孔、硅基片、金屬隔離層、氮化鋁導熱層、散熱片以及饋電縫隙?；ヂ?lián)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(fā)明通過調(diào)節(jié)互聯(lián)穿孔的間距、互聯(lián)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(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)其工作頻帶和傳輸損耗。本發(fā)明可以大幅地縮減片上全局互聯(lián)線的尺寸，大幅提高其傳輸效率。另外，本發(fā)明可以自由選擇氮化鋁導熱層中的波導結(jié)構(gòu)，可以自由調(diào)節(jié)其工作頻率，可以覆蓋了現(xiàn)有的金屬全局互聯(lián)線組件和無線全局互聯(lián)線組件難于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(yōu)先權(quán)日2008年1月3日
發(fā)明者琦 吳, 李忞詝, 毛軍發(fā), 耿軍平, 金榮洪 申請人:上海交通大學