[實用新型]集成電路

有效

• 申請號: 201320263131.X
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN203377214U
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: S·喬布洛特;P·巴爾
• 申請（專利權）人: 意法半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/528
• 分類號: H01L23/528;H01L21/768
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;鄭振

技術領域

本公開內容涉及在射頻集成電路中形成共面波導，并且更具體地涉及一種具有共面線的集成電路。?

背景技術

當前，在射頻集成電路(RF)中使用共面波導(CPW)或者更簡單地為共面線來在電路的兩個元件之間、例如在輸出放大器與天線之間傳送高頻信號。這樣的線在使用范圍從300MHz到數百GHz的頻率的應用中特別盛行。?

圖1和圖2分別在截面圖中和在俯視圖中圖示這樣的共面線的結構。集成電路1包括半導體襯底2，該半導體襯底具有在它的表面之一上形成的有源部件。襯底頂上具有其中已經形成共面線的絕緣層3。該線包括形成中心導體并且旨在于接收RF信號的導電軌道4，該導電軌道由位于與軌道4相同的平面中并且形成接地的對稱平行導電軌道5和6包圍。?

這樣的共面線由于在線的導電軌道與半導體襯底之間的電容耦合并且由于此襯底的導電率而具有高衰減系數。?

圖3示出在集成電路的半導體襯底上方布置的共面線的簡化等效電路圖(已經有意地省略線的具體電感和電阻部件)以及三個特征尺度參數、也就是中心導電軌道4的寬度w、該軌道與接地軌道5和6之間的間距g以及將導電軌道4、5和6從襯底2分離的電介質3的厚度h。中心導電軌道4通過它的側面與接地軌道5和6電容耦合，該耦合由電容器7和8表示。另外，三個軌道4、5和6具有與半導體襯底2的分別由電容器9、10和11表示的電容耦合。由于襯底導電率，存在經過電容器9、10和11在中心導體4與側部?導體5和6之間的由電阻器12表示的電阻耦合。這樣的共面線具有高衰減系數，這限制它的傳輸性能。?

針對給定的使用頻率，這樣的共面線的尺寸設定由許多約束產生。作為目標的通常為50歐姆的特征阻抗、在軌道與襯底2之間的電介質3的高度h以及該電介質的相對介電常數一起設置中心導體4的寬度與它離側部導體5和6的間距之比w/g。形成(通常由銅形成的)中心導體和側部導體的導電材料的電阻率設置該中心導體的最小寬度w并且因此設置間距g。因此側部導體5和6的寬度也得以確定，其寬度常規地為中心導體寬度的2至3倍。這產生線的總寬度，該總寬度又確定與襯底的電容耦合的幅度和由于襯底導電率所致的電阻損耗的幅度。因此不可能僅通過變化形成共面線的元件的尺度來減少它的衰減系數。?

為了減少在半導體襯底上集成的共面線的衰減系數，已經提供(Reyes等人，IEEE?Microwave?Symposium?Digest?MTT-S?International1994，1759-1762)通過使用高電阻率襯底來減少電阻損耗。然而此解決方案具有若干缺點。這樣的襯底當前通常比標準硅襯底昂貴十倍，并且它們通常涉及到適配有源部件制造步驟，這增加了集成電路制造成本。此外，由于在電介質3中捕獲的電荷的存在而在半導體襯底中接近與電介質的界面還保留有具有比襯底高得多的導電率的層。在實踐中難以避免這樣的電荷的出現、因此即使通過使用高電阻率襯底仍然難以提高在硅上集成的共面線的衰減系數。?

如圖4中所示，可以通過提供在線與襯底之間的最大距離來部分地最小化由于襯底所致的損耗。此附圖示出包括半導體襯底2的集成電路1，該半導體襯底涂有一組金屬化級M1至M6，該組當前稱為BEOL、即線后端(Back?End?of?Line)。這樣的金屬化級常規地包括更薄的下金屬化級M1至M4以及更厚的上金屬化級M5和M6。每級包括導電軌道15和通路16(vias)，這些通路將導電軌道15連接到位于緊接下面的金屬化級的導電軌道。已經在上金屬化級?M6的軌道中形成共面線的中心導體4以及側部導體5和6。一方面分隔上金屬化級M5和M6的以及另一方面將級M4和M5與上金屬化級M5和M6的導電軌道分隔的絕緣層的厚度已經相對于標準集成電路的金屬化層疊而言被增加，從而最大化在襯底2與共面線之間的電介質3的總高度h。然而這樣的方式受當前用于形成金屬化級的方法限制并且未能實現大大超過10μm的高度h。也可以增加金屬化級數目以增加高度h，但是這增加集成電路的復雜性和成本。?

還應當注意，在集成電路上形成的共面線是導電軌道或者鄰近晶體管中的能夠產生寄生信號的電磁輻射源。因此希望在這樣的線周圍形成屏蔽結構，在圖4中圖示其一個實施例。已經示出在接地軌道下面并且在其外圍的導電軌道的層疊和通路以及相鄰器件，該導電軌道的層疊和通路屬于金屬化級M1至M5并且在共面線和絕緣體周圍形成法拉第籠。也已經示出在下金屬化級中形成的并且形成法拉第籠的底部的連續接地平面或者屏蔽平面18。然而，這樣的在中心導體4前面的導電平面強烈增加電阻損耗并且因此增加共面線的衰減系數。?