[发明专利]基于氮化铝导热层的无线全局互联线组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路技术领域的互联线，具体是一种基于氮化铝导热层的无线全局互联线组件。

背景技术

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缩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15GHz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1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 asLocal，Semiglobal，and Global Interconnects in Gigascale IntegratedSystems)，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 PhotonicsTechnology Letters)第4期的文章：直接搭接在介质上的光互联组件(DirectAttach 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CMOS工艺不兼容，且高昂的造价也让人却步。

发明内容

本发明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，使其有效地缩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。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：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。

本发明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。

本发明和现有技术相相比，其效果是积极和明显的，本发明因为采用了互联穿孔的馈电形式，可以大幅地缩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，本发明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是本发明基于氮化铝导热层的无线全局互联线组件结构示意图；