[发明专利]一种硅基单通道传输结构、同轴阵列传输结构及加工方法

说明书

本发明提供了一种硅基单通道传输结构，其特征在于：包括两个轴向平行叠放的两个单层硅基板，两个单层硅基板重叠面的中间具有贯穿单层硅基板轴向并将两个单层硅基板隔开的通信金属层，两个单层硅基板和通信金属层构成的双层硅基板的外侧还包覆有屏蔽金属层。本发明还提供了一种硅基同轴阵列传输结构，包括多个同轴设置并沿单层硅基板的接触面法向和/或垂直法向方向排列的单通道传输结构，相邻单通道传输结构的屏蔽金属层互相连接。本发明还提供了硅基同轴阵列传输结构的加工方法。本发明提供的一种硅基单通道传输结构、同轴阵列传输结构及加工方法的优点在于：传输结构采用TEM模式传输信号，传输速率高、时延串扰低、抗电磁干扰能力强。

技术领域

本发明涉及信号传输互联封装结构技术领域，尤其涉及一种硅基单通道传输结构、同轴阵列传输结构及加工方法。

背景技术

随着先进封装技术的发展，系统级封装技术具有的微型化和高集成度使其在消费电子、汽车电子、工业电子、军用电子等各个领域均有着广泛的应用前景。单晶硅材料及其相应的半导体加工工艺技术具有制造精度高、批量化、成本低、易于集成等众多优势，使得单晶硅已成为系统级封装技术中最有发展前景的基板材料之一。因此，研究单晶硅基板上的电信号传输结构对未来三维硅基微系统技术的发展有着重要的意义。

传统的基板互连采用微带线、带状线或共面波导等结构，均基于准TEM模式(transverse electromagnetic mode，横电磁波模式)实现电学信号的互通，适合低速率(1Gbit以下)的数据传输或者相对低频段(20GHz以下)的射频信号传输。从射频信号的传输来看，其开放式的场结构在高频/高速条件下显现出高损耗的缺陷，并且损耗随着频率的上升而急剧增加，限制了信号传输的频率和距离。从数字信号的传输看，当数据传输速率超过1Gbit以上时，传统的开放式结构还将引起严重的信号串扰、时延、畸变、码间干扰等信号完整性及电磁干扰问题。因此，传统的电学信号传输结构已经无法满足新一代微型化电子系统对数字信号以及射频信号的传输需求，迫切需要发展电磁屏蔽性更好、传输速率更高、并能适用于未来硅基微系统的新型电互连技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电磁屏蔽性更好、传输速率更高的全封闭式硅基传输结构及其加工方法，以解决传统互连结构采用开放式的微带线、带状线、共面波导结构面临速率低、损耗高、抗干扰能力弱、不能与硅基微系统集成等问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种硅基单通道传输结构，包括两个轴向平行叠放的两个单层硅基板，两个单层硅基板重叠面的中间具有贯穿单层硅基板轴向并将两个单层硅基板隔开的通信金属层，两个单层硅基板和通信金属层构成的双层硅基板的外侧还包覆有屏蔽金属层。

优选地，所述单层硅基板的电阻率小于1000Ωcm时，每个单层硅基板的外侧还包覆有绝缘层，通信金属层连接两个单层硅基板外侧的绝缘层。

优选地，所述单层硅基板为厚度为0.01-1mm的P型硅或N型硅。

优选地，所述屏蔽金属层包括互相连接的外金属层和过渡金属层，所述外金属层包覆单层硅基板除重叠面之外的其余表面，所述过渡金属层处于两个单层硅基板重叠面的两侧并沿轴向贯穿单层硅基板。

优选地，所述单层硅基板的轴向截面为正梯形，重叠面为正梯形底边对应的表面，双层硅基板的轴向截面大致呈六边形。

本发明还提供了一种硅基同轴阵列传输结构，包括多个同轴设置并沿单层硅基板的接触面法向和/或垂直法向方向排列的单通道传输结构，相邻单通道传输结构的屏蔽金属层互相连接。

本发明还提供了所述硅基同轴阵列传输结构的加工方法，包括以下步骤：

S1：取单晶硅晶圆，在其一面上沉积金属薄膜，利用光刻图形化和金属薄膜刻蚀工艺对金属薄膜进行图形化处理，使金属薄膜沉积在晶圆上合适的位置；