一种宽带高平坦度太赫兹片间互连结构制造技术

本发明专利技术属于太赫兹芯片领域，具体提供一种宽带高平坦度太赫兹片间互连结构，包括介质波导于关于介质波导呈轴对称设置的两个片上耦合结构，采用基于共面波导的片上耦合结构设计，将介质波导覆盖连接于基于共面波导的片上耦合结构上，使得芯片信号能够通过片上耦合结构由片上耦合到介质波导中，经过介质波导传输后再通过片上耦合结构传输到另一芯片，实现片间互连。基于共面波导的片上耦合结构基于传输线平缓过渡，且没有巴伦、模式转换器等额外结构的原理特点，使得本发明专利技术片间互连结构实现了宽带、高平坦度、低损耗的太赫兹信号传输，并且结构简洁、占用面积小，易于加工、成本低，有效解决了传统太赫兹互连损耗较高、带内波动大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带高平坦度太赫兹片间互连结构
本专利技术属于太赫兹芯片领域，具体涉及一种宽带高平坦度太赫兹片间互连结构。
技术介绍
由于太赫兹芯片的工作频率很高的特点，传统的金属连接线作为片间互连线已经给太赫兹系统带来了较大的限制，太赫兹片间互连结构作为太赫兹系统的一个重要的组成部分，它的作用是在片间高速低损耗的传输数据，且应具有较好的抗干扰能力。目前，片间互连结构多采用光电/电光转换，介质波导等；其中，介质波导具有生产成本低、结构简单、易于集成的特点。片上耦合结构作为介质波导的激励源，使得能量更高效的片间进行传输，提高了系统的整体效率。目前，报道较多的片上耦合结构普遍效率不尽人意、且带内波动较大，导致信号强度不够稳定，且有些还要使用生产流程较为繁琐的介质波导，提高了介质波导的生产成本和结构复杂度，使得基于介质波导的太赫兹片间互连仍受到很大局限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有基于介质波导的太赫兹片间互连仍受到很大局限的问题，提供一种宽带高平坦度的太赫兹片间互连结构，以提高互连结构的效率、抑制带内波动。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种宽带高平坦度的太赫兹片间互连结构，包括：介质波导、以及关于介质波导呈轴对称设置的两个片上耦合结构2；其特征在于，所述片上耦合结构2包括：硅衬底2-1、氧化层2-2、钝化层2-3、信号线2-4及金属地，其中，所述金属包括：底层金属地2-5与上层金属地2-6，所述底层金属地2-5设置于硅衬底2-1上，所述氧化层2-2设置于底层金属地2-5上，所述信号线2-4与上层金属地2-6均嵌入氧化层2-2上表面，所述钝化层2-3覆盖于氧化层2-2上；所述介质波导1为矩形介质波导，介质波导连接于钝化层2-3上，介质波导完全覆盖信号线2-4、且信号线2-4位于介质波导的正下方。进一步的，所述上层金属地2-6由两个侧金属地构成，所述信号线2-4由两个周期性结构单元连接构成、且位于两侧金属地的中间，每个单元长度为λ，每个单元的中心处对称设置有正交方向的支节。进一步的，所述介质波导与片上耦合结构通过连接胶3相连接。更进一步的，所述两个侧金属地之间的间距为1/2λ，且底层金属地的覆盖面积应大于上层金属地的覆盖面积。更进一步的，所述支节的长度小于1/4λ，且支节不与侧金属地相接触。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种宽带高平坦度的太赫兹片间互连结构，包括介质波导于关于介质波导呈轴对称设置的两个片上耦合结构，采用基于共面波导的片上耦合结构设计，将介质波导覆盖连接于基于共面波导的片上耦合结构上，使得芯片信号能够通过片上耦合结构由片上耦合到介质波导中，经过介质波导传输后再通过片上耦合结构传输到另一芯片，实现片间互连。基于共面波导的片上耦合结构基于传输线平缓过渡，且没有巴伦、模式转换器等额外结构的原理特点，使得本专利技术片间互连结构实现了宽带、高平坦度、低损耗的太赫兹信号传输，并且结构简洁、占用面积小，易于加工、成本低，有效解决了传统太赫兹互连损耗较高、带内波动大的问题。附图说明图1为本专利技术实施例中宽带高平坦度太赫兹片间互连结构示意图。图2为本专利技术实施例中宽带高平坦度太赫兹片间互连结构剖面示意图。图3为本专利技术实施例中基于共面波导的片上耦合结构示意图。图4为本专利技术实施例中宽带高平坦度太赫兹片间互连结构的插入损耗和回波损耗结果图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。本实施例提供一种宽带高平坦度太赫兹片间互连结构，其整体结构如图1所示，具体包括：两个呈轴对称放置的基于共面波导的片上耦合结构2与介质波导1，其中，所述介质波导1由连接胶3覆盖连接于基于共面波导的片上耦合结构2上；来自芯片的信号先进入一端的基于共面波导的片上耦合结构，再由基于共面波导的片上耦合结构将其耦合到介质波导中，经过介质波导传输到另一端的基于共面波导的片上耦合结构中，最终进入到另一个芯片中。更为具体的讲：本实施例中，所述介质波导1采用高阻抗硅材质，宽度为500um、高度为250um、长度为6500um；所述基于共面波导的片上耦合结构2的结构如图2所示，包括：硅衬底2-1、氧化层2-2、钝化层2-3、信号线2-4及金属地，其中，所述金属包括底层金属地2-5与上层金属地2-6，所述底层金属地2-5设置于硅衬底2-1上，所述氧化层2-2设置于底层金属地2-5上，所述信号线2-4与上层金属地2-6均嵌入氧化层2-2上表面，所述钝化层2-3覆盖于信号线2-4、上层金属地2-6及氧化层2-2上；所述上层金属地由两个侧金属地构成、且两侧金属地的间距为1/2λ；所述信号线2-4由两个周期性结构单元连接构成、且位于两侧金属地2-6的中间，每个单元长度为λ，每个单元的中心处对称设置有正交方向的支节，所述支节的长度小于1/4λ、以保证支节不与侧金属地相接触，所述信号线通过阻抗变换结构连接芯片、且阻抗变换结构的长度为1/4λ，如图3所示；λ为工作波长；所述介质波导1通过连接胶3连接于基于共面波导的片上耦合结构2的钝化层2-3上，介质波导1完全覆盖信号线2-4、且信号线2-4位于介质波导的正下方。采用上述互连结构实现太赫兹芯片互连时，所述基于共面波导的片上耦合结构2中，硅衬底2-1则对应芯片的硅衬底，底层金属地2-5对应芯片的底层金属，信号线2-4与上层金属地2-6对应芯片的顶层厚金属，信号线通过阻抗变换结构连接芯片。基于本实施例提供的宽带高平坦度太赫兹片间互连结构，能够实现较低传输损耗和较小的带内信号波动；如图4所示为本实施例中宽带高平坦度太赫兹片间互连结构的插入损耗和回波损耗，横坐标为频率、单位为GHz，纵坐标为S参数幅度值、单位为dB值，由图可见，带内最小插损为-4.2dB，3dB带宽约为33GHz。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带高平坦度的太赫兹片间互连结构，包括：介质波导、以及关于介质波导呈轴对称设置的两个片上耦合结构(2)；其特征在于，/n所述片上耦合结构(2)包括：硅衬底(2-1)、氧化层(2-2)、钝化层(2-3)、信号线(2-4)及金属地，其中，所述金属地包括：底层金属地(2-5)与上层金属地(2-6)，所述底层金属地(2-5)设置于硅衬底(2-1)上，所述氧化层(2-2)设置于底层金属地(2-5)上，所述信号线(2-4)与上层金属地(2-6)均嵌入氧化层(2-2)上表面，所述钝化层(2-3)覆盖于氧化层(2-2)上；/n所述介质波导(1)为矩形介质波导，介质波导连接于钝化层(2-3)上，介质波导完全覆盖信号线(2-4)、且信号线(2-4)位于介质波导的正下方。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽带高平坦度的太赫兹片间互连结构，包括：介质波导、以及关于介质波导呈轴对称设置的两个片上耦合结构(2)；其特征在于，
所述片上耦合结构(2)包括：硅衬底(2-1)、氧化层(2-2)、钝化层(2-3)、信号线(2-4)及金属地，其中，所述金属地包括：底层金属地(2-5)与上层金属地(2-6)，所述底层金属地(2-5)设置于硅衬底(2-1)上，所述氧化层(2-2)设置于底层金属地(2-5)上，所述信号线(2-4)与上层金属地(2-6)均嵌入氧化层(2-2)上表面，所述钝化层(2-3)覆盖于氧化层(2-2)上；
所述介质波导(1)为矩形介质波导，介质波导连接于钝化层(2-3)上，介质波导完全覆盖信号线(2-4)、且信号线(2-4)位于介质波导的正下方。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王政，马熙辰，谢倩，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51