基于氮化铝导热层的无线全局互联线组件制造技术

一种集成电路技术领域的基于氮化铝导热层的无线全局互联线组件，包括：互联穿孔、硅基片、金属隔离层、氮化铝导热层、散热片以及馈电缝隙。互联穿孔一端与金属隔离层相连，另一端深入氮化铝导热层。金属隔离层中刻蚀馈电缝隙。本发明专利技术通过调节互联穿孔的间距、互联穿孔的长度、金属隔离层中缝隙的形状和大小、氮化铝导热层的厚度和到化铝导热层中的波导结构来调节其工作频带和传输损耗。本发明专利技术可以大幅地缩减片上全局互联线的尺寸，大幅提高其传输效率。另外，本发明专利技术可以自由选择氮化铝导热层中的波导结构，可以自由调节其工作频率，可以覆盖了现有的金属全局互联线组件和无线全局互联线组件难于覆盖或者效果不佳的频段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集成电路
的互联线，具体是一种基于氮化铝导热层 的无线全局互联线组件。技术背景随着微电子工艺的不断发展，集成电路元件规模如莫尔定律所述成几何级数 增长。微米、亚微米工艺的成熟和应用，使人们越发关注互连线的信号完整性问 题，即全局互连传输延迟问题、互连线功耗问题以及互连线可靠性等问题。基于 上述考虑，不少学者提出各种新型互联系统希望縮小全局互联线组件占用的面积 并提高其性能。这些新型互联系统主要包括:基于片上集成天线的无线互联系统、基于碳纳米管的纳米互联系统和基于光纤的光互联系统。然而，上述的纳米互联 系统和光互联系统存在工艺的不成熟、与主流CMOS工艺不兼容以及造价高昂等 缺陷；而无线互联系统占用片上面积较大，同时由于片上天线的尺寸限制其传输 效率较低，尤其是低于15 GHz的频段内传输效率极低。经对现有技术的文献检索发现，新型全局互联系统是现代集成电路技术中研 究的热点之一，A. Naeemi等人2007年l月发表在电子与电气工程学会电子器 件杂志(IEEE Transactions on Electron Devices)第1期的文章单墙碳纳米管作为超大规模集成电路的本地、半全局和全局互联线组件的设计和性能建模 (Design and Performance Modeling for Single-walled Carbon Nanotubes as Local, Semiglobal, and Global Interconnects in Gigascale Integrated Systems),提出并分析了单墙碳纳米管在超大规模集成电路互联中的应用，表明 碳纳米管互联线相比传统的金属互联线具有寄生参数小、损耗低等优势，然而其 存在与现有CMOS工艺的兼容性问题、高制作复杂度和高制作成本等缺陷，更重 要的是，这种技术并没有在根本上解决现有互联线的问题，随着工艺的进一步发 展，其寄生参数效应仍将成为限制高速互联性能的主要瓶颈之一；A. L. Glebov等人在2007年4月发表在电子与电气工程学会光子技术快报(IEEE Photonics Technology Letters)第4期的文章直接搭接在介质上的光互联组件(Direct Attach of Photonic Components on Substrates with Optical Interconnects), 提出了直接搭接在介质上的光互联技术，取得了很高的传输速率，然而这项技术 与现有主流CM0S工艺不兼容，且高昂的造价也让人却步。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种基于氮化铝 导热层的无线全局互联线组件，使其有效地縮小全局互联线组件占用的片上面 积，并大幅提高其传输性能，有望从根本上解决限制高速电路发展的互联线信号 完整性问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括互联穿孔、硅基片、金属隔离层、氮化铝导热层、散热片以及馈电缝隙。所述散热片在最下方，其上方是 但化铝导热层，再上方是金属隔离层和馈电缝隙，最上方硅基片和互联穿孔。互 联穿孔一端与金属隔离层相连，另一端深入氮化铝导热层。金属隔离层中刻蚀馈 电缝隙。所述互联穿孔为平衡馈电，可以与片上功率放大器、片上低噪声放大器、输 出缓冲器、输入端等直接相连。所述金属隔离层中刻蚀馈电缝隙供互联穿孔穿过并进入氮化铝隔热层，所述 馈电缝隙可以是长方形、正方形、圆形、椭圆形等形状。所述金属隔离层可以由半导体工艺诸如物理汽相淀积(PVD)、化学汽相淀积 (CVD)等方法形成。所述金属隔离层可以是铝、铜等金属及合金，也可以是其它 高导电率材料。所述氮化铝导热层是信号传输的主要通道，其基本形式可以是介质波导，也可以是介质集成波导(SIW)。所述硅基片和散热片都是高速CMOS集成电路中的必需组件。 本专利技术通过调节互联穿孔的间距、互联穿孔的长度、金属隔离层中缝隙的形状和大小、氮化铝导热层的厚度和到化铝导热层中的波导结构来调节其工作频带和传输损耗。本专利技术和现有技术相相比，其效果是积极和明显的，本专利技术因为采用了互联 穿孔的馈电形式，可以大幅地縮减片上全局互联线组件的尺寸；由于采用氮化铝 导热层来进行有效信号传输，可以大幅提高其传输效率。另外，本专利技术可以自由 选择氮化铝导热层中的波导结构，可以自由调节其工作频率，可以覆盖了现有的 金属全局互联线组件和无线全局互联线组件难于覆盖或者效果不佳的频段。附图说明图1是本专利技术基于氮化铝导热层的无线全局互联线组件结构示意图；图2是本专利技术实施例的反射系数图和传输系数图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明本实施例在以本专利技术技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护 范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括互联穿孔l、硅基片2、金属隔离层3、氮化铝 导热层4、散热片5和馈电缝隙6。所述互联穿孔1一端与所述金属隔离层3相 连， 一端深入所述氮化铝导热层4。所述散热片5在最下方，其上方是所述但化 铝导热层4，再上方是所述金属隔离层2和所述馈电缝隙6，最上方是硅基片2 和互联穿孔l。所述互联穿孔l为平衡馈电，可以与片上功率放大器、片上低噪声放大器、 输出缓冲器、输入端等直接相连。所述金属隔离层2中刻蚀所述馈电缝隙6所述互联穿孔1穿过并进入所述氮 化铝隔热层3，所述馈电缝隙6可以是长方形、正方形、圆形、椭圆形等形状。所述金属隔离层3可以由半导体工艺诸如物理汽相淀积(PVD)、化学汽相淀 积(CVD)等方法形成。所述金属隔离层3可以是铝、铜等金属及合金，也可以是 其它高导电率材料。所述氮化铝导热层4是信号传输的主要通道，其基本形式可以是介质波导， 也可以是介质集成波导(SIW)。所述硅基片2和散热片5都是高速CMOS集成电路中的必需组件。本实施例通过调节互联穿孔的间距、互联穿孔的长度、金属隔离层中缝隙的形状和大小、氮化铝导热层的厚度和到化铝导热层中的波导结构来调节其工作频 带和传输损耗。上述互联穿孔的间距调节范围20到100微米之间，互联穿孔的长度调节范 围一般在0. 2到3毫米之间，氮化铝导热层厚度一般在0. 5到4毫米之间。图l是本实施例的结构示意图，具体尺寸为所述馈电穿孔均为圆柱形，直 径均为20微米，中心间距为40微米；所述馈电穿孔长度分别为0. 5毫米和1. 5 毫米；所述硅基片的厚度为500微米，相对介电常数为11.9，导电率为10欧姆 厘米；所述馈电缝隙为正方形，边长为400微米；所述氮化铝导热层厚度为2mm， 相对介电常数为8.8;所述氮化铝导热层中传输波导为矩形介质集成波导，截面 大小为8毫米乘2毫米；互联间距为10毫米。图2是本实施例的反射系数图和传输系数图:虚线为反射系数，实线为传输 系数。从图中可以看出此本实施例全局互联线组件可以双频工作，且在8 GHz 附近的第二工作频带10 mm传输损耗仅为6 dB左右。如图2所示，本实施例远远优于现有的无线互联系统和金属互联系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于氮化铝导热层的无线全局互联线组件，包括：互联穿孔（１）、硅基片（２）、金属隔离层（３）、氮化铝导热层（４）、散热片（５）以及馈电缝隙（６），其特征在于，所述散热片（５）在最下方，其上方是但化铝导热层（４），再上方是金属隔离层（２）和馈电缝隙（６），最上方是硅基片（２）和互联穿孔（１），所述互联穿孔（１）一端与所述金属隔离层（３）相连，一端深入所述氮化铝导热层（４）。

【技术特征摘要】
1、一种基于氮化铝导热层的无线全局互联线组件，包括互联穿孔(1)、硅基片(2)、金属隔离层(3)、氮化铝导热层(4)、散热片(5)以及馈电缝隙(6)，其特征在于，所述散热片(5)在最下方，其上方是但化铝导热层(4)，再上方是金属隔离层(2)和馈电缝隙(6)，最上方是硅基片(2)和互联穿孔(1)，所述互联穿孔(1)一端与所述金属隔离层(3)相连，一端深入所述氮化铝导热层(4)。2、 根据权利要求1所述的基于氮化铝导热层的无线全局互联线组件，其特 征是，所述互联穿孔(l)为平衡馈电，与片上功率放大器、片上低噪声放大器、 输出缓冲器、输入端直接相连。3、 根据权利要求1或2所述的基于氮化铝导热层的无线全局互联线组件， ...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴琦，金荣洪，耿军平，李忞詝，毛军发，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]