[发明专利]硅通孔威尔金森功率分配器的方法、结构及设计结构

说明书

技术领域

本发明一般涉及半导体器件，更特别地，涉及硅通孔威尔金森功率分配器(through-silicon-via Wilkinson power divider)的方法、结构及设计结构。

背景技术

威尔金森功率分配器(又称为“威尔金森功率分离器(power splitter)”)广泛用于相控阵列雷达应用中，还用于其它RF应用中，以将一条线路的功率分离到两条线路(或者，将两条线路的功率组合到一条线路)。通常，在集成电路芯片的后段制程(BEOL)处理中，在金属层中以水平方式实现毫米波(MMW)威尔金森功率分配器(WPD)。由于WPD的水平延伸结构，WPD在芯片上占用许多空间(例如，具有大的占用面积(footprint))。

更具体而言，WPD一般包括：分成两个支路(leg)的输入线、在每个支路的与分叉(split)相反的末端处的相应输出部、以及连接在两个输出部之间的电阻器。根据定义，WPD的支路具有规定的长度(例如，四分之一波长，即，λ/4)，电阻器具有规定的电阻(例如，2Zo)，这导致输入部(input)和两个输出部(output)都具有匹配的特性阻抗(Zo)。此外，电阻器使两个输出部彼此隔离。以该方式，通过在输入部和输出部端口处提供匹配的阻抗且通过在两个输出部端口之间提供隔离，WPD得到改进而优于简单的“T”和“Y”接头。

然而，由于WPD的支路必须属于特定长度，因而存在最小占用面积(例如，从平面图中所见的面积)的下限，该下限可在常规的金属-电介质BEOL层叠中在给定的频率下针对适当的分配器性能而获得。也就是说，当WPD的支路在晶片之上的布线级中被实现为水平迹线(trace)时，WPD需要大量的芯片空间。因此，以常规方式取向的WPD的必要最小尺寸占用面积对于相控阵列系统的总成本具有负面的影响。

因此，现有技术中存在克服上述缺点和限制的需求。

发明内容

在本发明的第一方面，提供一种形成功率分配器的方法，其包括：在衬底的第一侧形成输入部；形成第一支路，所述第一支路包含在所述衬底中形成的第一硅通孔，其中所述第一支路电连接所述输入部和第一输出部；形成第二支路，所述第二支路包含在所述衬底中形成的第二硅通孔，其中所述第二支路电连接所述输入部和第二输出部；以及形成电阻器，所述电阻器电连接在所述第一输出部与所述第二输出部之间。

在本发明的另一方面，提供一种半导体结构，其包含：输入部，其在衬底上的第一层中；第一输出部和第二输出部，其在所述衬底上的第二层中；第一支路，其包含延伸穿过所述衬底的第一硅通孔，且电连接在所述输入部与所述第一输出部之间；第二支路，其包含延伸穿过所述衬底的第二硅通孔，且电连接在所述输入部与所述第二输出部之间；以及电阻器，其电连接在所述第一输出部与所述第二输出部之间。

在本发明的另一方面，提供一种在机器可读介质中有形地具体化的设计结构，其用于设计、制造、或测试集成电路。该设计结构包含：输入部，其在衬底上的第一层中；第一输出部和第二输出部，其在所述衬底上的第二层中；第一支路，其包含延伸穿过所述衬底的第一硅通孔，且电连接在所述输入部与所述第一输出部之间；第二支路，其包含延伸穿过所述衬底的第二硅通孔，且电连接在所述输入部与所述第二输出部之间；以及电阻器，其电连接在所述第一输出部与所述第二输出部之间。

附图说明

通过本发明的示例性实施例的非限制性实例，参考给出的多个附图，在下面的详细说明中描述本发明。

图1示出根据本发明的方面的功率分配器的一般电路图；

图2示意性示出用于层叠芯片配置中的根据本发明的方面的功率分配器；

图3-6示出根据本发明的方面的功率分配器的各部分的视图；

图7示出与根据本发明的方面的结构的模拟相关的数据的图；

图8-12示出根据本发明的方面的功率分配器的实施例的图；以及

图13为在半导体设计、制造和/或测试中使用的设计程序的流程图。

具体实施方式