[發明專利]集成電路中的片上天線結構及其制造方法

無效

• 申請號: 200910247748.0
• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN101777698A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 儲佳
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01Q7/06
• 分類號: H01Q7/06;H01Q1/22;H01Q1/38;H01L21/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，特別涉及一種集成電路中的片上天線及其制作方法。

背景技術

隨著微電子工藝的不斷發展，集成電路元件規模如莫爾定律所述成幾何級數增長。而今微米、亞微米工藝的成熟和應用，使人們越發關注互連線的信號完整性問題，即全局互聯傳輸延遲問題、互聯線功耗問題以及互連線可靠性等問題。基于上述考慮，不少學者提出采用無線互連的方式代替現有的互連線系統，即采用片上集成天線、規律放大器、編解碼器等組件的無線收發系統來實現諸如局部互連、全局互連、全局時鐘線以及數據傳輸線等功能。高性能片上天線時告訴集成電路和無線互連的關鍵技術之一。傳統的偶極子天線、折線天線、PIFA天線和縫隙天線等系統普遍存在天線尺寸較大、傳輸性能不佳、性能易受附件金屬元器件影響以及性能易受封裝結構影響等問題。

例如，隨著射頻集成電路(RFIC)需求的不斷增長，RFIC天線的應用越來越廣泛，對RFIC制造技術的要求也越來越高，人們希望在較小面積的芯片上得到較大的電感量的天線結構，且對下層器件的影響應盡可能小等。而目前的天線結構都是如游絲狀，其線圈內磁力線方向與芯片垂直。這樣大功率的電磁信號有可能對下層芯片產生較大影響。

發明內容

本發明旨在解決現有技術中的片上天線尺寸較大、傳輸性能不佳、性能易受附件金屬元器件影響以及性能易受封裝結構影響等問題。

有鑒于此，本發明提供一種集成電路中的片上天線，包括：半導體襯底；第一金屬線層，設置于所述半導體襯底上；介質層，設置于所述第一金屬線層上；第二金屬線層，設置于所述介質層上；層間連接，設置于所述介質層中，以連接所述第一金屬線層與所述第二金屬線層。

進一步的，所述第一金屬線層與所述第二金屬線層通過所述層間連接形成線圈結構。

進一步的，所述線圈結構中磁力線方向與所述半導體襯底平面方向平行。

進一步的，所述線圈結構的匝數為1-100000匝。

進一步的，所述第一金屬線層、第二金屬線層的厚度為100nm-50um，金屬線的寬度為65nm-200um，所述金屬線間距為65nm-200um。

進一步的，所述介質層的厚度為100nm-1000um。

進一步的，所述介質層包括普通介質層。

進一步的，所述普通介質層為二氧化硅、氮化硅(SiN)、低介電常數(Low-k)材料、含氟氧化硅(FSG)、摻磷氧化硅(PSG)、摻硼氧化硅(BSG)、摻硼和磷氧化硅(BPSG)中的一種或其組合。

進一步的，所述介質層還包括軟磁材料層。

進一步的，所述軟磁材料為軟磁鐵氧體或金屬軟磁體。

進一步的，所述介質層是普通介質和軟磁材料層的復合體。

本發明還提供一種集成電路中的片上天線的制造方法，包括以下步驟：

提供一半導體襯底；

在所述半導體襯底上淀積第一金屬層，并進行圖形化，形成第一金屬線層；

在所述第一金屬層上淀積介質層；

在所述介質層中形成金屬連接；

在所述介質層上淀積第二金屬層，進行圖像化，形成第二金屬線層，并通過所述金屬連接與所述第一金屬線層連接。

進一步的，所述第一及第二金屬層的材料為鋁或銅。

進一步的，所述第一金屬線層與所述第二金屬線層通過所述層間連接形成線圈結構。

進一步的，所述線圈結構中磁力線方向與所述半導體襯底平面方向平行。

進一步的，所述線圈結構的匝數為1-100000匝。

進一步的，所述第一金屬線層、第二金屬線層的厚度為100nm-50um，金屬線的寬度為65nm-200um，所述金屬線間距為65nm-200um。

進一步的，所述介質層的厚度為100nm-1000um。

進一步的，所述介質層包括普通介質層。

進一步的，所述普通介質層為二氧化硅、氮化硅(SiN)、低介電常數(Low-k)材料、含氟氧化硅(FSG)、摻磷氧化硅(PSG)、摻硼氧化硅(BSG)、摻硼和磷氧化硅(BPSG)中的一種或其組合。

進一步的，所述介質層還包括軟磁材料層。

進一步的，所述軟磁材料層為軟磁鐵氧體或金屬軟磁體。

進一步的，所述介質層是普通介質和軟磁材料層的復合體。