CN101133516B

CN101133516B - 利用互补金属氧化物半导体技术的天线系统

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Publication number: CN101133516B
Application number: CN2006800064793A
Authority: CN
Inventors: K·廷斯利; S-Y·徐
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: CN101133516A; WO2006105510A1; US20070262904A1; TWI326135B; JP2008535272A; US7256740B2; TW200642161A; US20060220961A1; JP4928537B2; US20090121943A1; US7492317B2; KR20070118275A; KR101062545B1

Abstract

描述了装置、系统和方法，用于互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路器件，该器件具有包括辐射单元的第一金属层；以及包括与所述辐射单元耦合的第一导体的第二金属层。所述第一导体和所述辐射单元互相耦合，形成以无线方式传递信号的天线。

Description

利用互补金属氧化物半导体技术的天线系统

技术领域

本发明涉及天线系统及其制造方法。

背景技术

每一个无线通信设备都有某种形式或结构的天线。天线被设计成以所需特性发射电磁信号，这些特性包括辐射方向、覆盖区、发射强度、波束宽度和旁瓣。天线有许多类型。每种类型一般都有导电金属结构，例如导线或金属表面，用来辐射和接收电磁能量。天线的常见类型包括偶极子天线、环形天线、阵列天线、贴片天线、连接到波导的锥形喇叭天线、毫米波微带天线、共面波导天线、开槽线天线和印刷天线。

可以在微波集成电路(MIC)或者单片微波集成电路(MMIC)中集成天线。这种集成天线将传输线和波导用作基本构件。常规集成天线是在单层基底上形成的，或者是在陶瓷和叠层上，或者是在砷化镓(GaAs)单片集成电路结构上。用于这些应用的传输线使用微带线或者共面波导(CPW)，因为它们容易制造并且与有源和离散元件集成。

可以为微波电磁频谱的大量应用设计毫米波微带天线。毫米波微带天线工作在从30GHz到300GHz的电磁频谱范围内，这个频率范围与10mm到1mm的波长相对应。这些天线的应用包括个人区域联网(PAN)、宽带无线联网、无线便携式设备、无线计算机、服务器、工作站、膝上型电脑、超膝上型电脑(ultra-laptops)、手持计算机、电话、蜂窝电话、寻呼机、对讲机、路由器、交换机、桥、集线器、网关、无线接入点(WAP)、个人数字助理(PDA)、电视、运动图像专家组第3层音频设备(MP3播放器)、全球定位系统(GPS)设备、电子钱包、光学字符识别(OCR)扫描仪、医疗设备、照相机等等。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种装置。该装置包括：互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路器件，该器件具有包括辐射单元的第一金属层；以及包括与所述辐射单元耦合的第一导体的第二金属层。所述第一导体和所述辐射单元互相耦合，形成以无线方式传递信号的天线，并且所述辐射单元是用所述CMOS集成电路器件的顶部金属层上面的突起金属形成的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种系统。该系统包括：收发信机；以及互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路器件，该器件具有包括辐射单元的第一金属层；以及包括与所述辐射单元耦合的第一导体的第二金属层。所述第一导体和所述辐射单元互相耦合，形成以无线方式传递信号的天线，并且所述辐射单元是用所述CMOS集成电路器件的顶部金属层上面的突起金属形成的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种方法。该方法包括：在互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路基底上，形成包括辐射单元的第一金属层；以及形成包括与所述辐射单元耦合的第一导体的第二金属层。所述第一导体和所述辐射单元互相耦合，形成以无线方式传递信号的天线，并且所述辐射单元是用所述CMOS集成电路器件的顶部金属层上面的突起金属形成的。

附图说明

图1说明天线系统100的一个实施例；

图2是系统100一个实施例的各层放大视图；

图3说明CMOS半导体垂直切片的一个实施例；

图4A～4C是微带天线系统400一个实施例的侧视、顶视和正视剖面图；

图5A～5C是共面波导天线系统500一个实施例的侧视、顶视和正视剖面图；

图6A～6C是开槽线天线系统600一个实施例的侧视、顶视和正视剖面图；

图7是系统700一个实施例的框图；以及

图8说明形成具有天线系统100、400、500和600的CMOS半导体的一种方法的一个实施例。

具体实施方式

图1说明天线系统100的一个实施例。在一个实施例中，天线系统100可以是例如多个N单元毫米波(mm Wave)无源天线系统。在一个实施例中，天线系统100可以用标准的互补型金属氧化物半导体(CMOS)制造和金属化工艺实现。在一个实施例中，系统100利用例如与超大规模集成电路(VLSI)CMOS工艺有关的制造技术提供毫米波集成电路(IC)通信系统，这种工艺用于形成金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件。在一个实施例中，天线系统100可以形成例如一个或多个金属化层，例如金属层110和金属层120等等。可以在金属层110上形成电磁射频(RF)导体，这些导体形成与毫米波频率(波长)对应的传输线112。根据天线系统100的具体实现方式，还可以在金属层110上或者在金属层110以下一个或多个其它金属层上形成用于信号/模场线终接的有关接地面。一些实现方式可能不需要接地面114，例如采用开槽线传输线的一些实现方式。例如，传输线112可以形成微带线、带线、共面波导和/或开槽线传输线和/或馈线等等。在一个实施例中，天线系统100可以包括在金属层120上形成的辐射单元122。在一个实施例中，金属层120可以是一个顶部金属层，位于金属层110和传输线112以上。例如，在一个实施例中，辐射单元122可以作为突起的金属“哑填充”用标准CMOS制造工艺形成。辐射单元122可以形成一个阵列来实现毫米波天线系统。如同在放大图2(图2)中更加详细地说明的一样，辐射单元122可以通过互感耦合、电场耦合或磁场耦合与传输线112耦合。利用通过激励金属层110上的传输线112(例如共面波导带线)产生的横电磁(TEM)模，可以在辐射单元122和传输线112之间耦合射频能量，在一个实施例中，其中的金属层110可以比金属层120低一个金属层。在一个实施例中，金属层110可以例如比金属层120低大约10微米。在一个实施例中，可以这样来形成辐射单元122，其尺寸与金属层110、120的导电性能以及材料损耗正切和基底电介质相匹配，来获得定向天线系统，用于毫米波频率(波长)的信号发射。

常规的片上毫米波天线系统一般都是用砷化镓、磷化铟(InP)或者其它高电子迁移率材料形成的。天线系统100可以在芯片上实现。此外，在一个实施例中，天线系统100可以作为毫米波天线系统在芯片上形成，这个芯片包括与CMOS器件有关的材料，并且利用了CMOS处理技术。在一个实施例中，天线系统100可以用用于无线通信应用的大规模/低成本集成工艺形成。在一个实施例中，天线系统100可以用130纳米CMOS工艺实现，获得用于放大毫米波信号的器件。系统100的其它实施例可以用例如90纳米和65纳米工艺等等实现。在一个实施例中，天线系统100可以是片上定向毫米波天线系统。天线系统100的实施例提供例如用于毫米波波长无线通信的“片上”高增益/定向天线，而不是象一些常规天线系统一样用于聚集毫米波信号的外部(片外/封装外)天线系统。

天线系统100的实施例还可以是集成电路互联系统的一个部分。例如，天线系统100的实施例可以是任意无线或倒装互连装置的一部分，或者是可以用于毫米波无线通信系统的方案。在一个实施例中，天线系统100可以是用于CMOS器件等等的毫米波频率的片装天线空中无线接口(die-package-antenna-air wireless interface)。在一个实施例中，天线系统100可以是CMOS器件等等的毫米波频率的片上天线空中无线接口(die-antenna-air wireless interface)。天线系统100的各种实施例可以作为个人区域联网器件的一部分，其中的器件包括毫米波CMOS电路，系统100可以集成到消费电子(CE)外围设备中去，与未来的个人区域联网实现一致。

图2是系统100一个实施例中各层的放大图。在一个实施例中，图2说明金属层110和金属层120之间的层。在金属层120的侧面124形成辐射单元122。在金属层110的侧面116形成传输线112。金属层110和金属层120之间的距离210可以近似为10微米，虽然不限于此。互感126提供金属层120侧面124上形成的辐射单元122和金属层110的侧面116上形成的传输线112之间的耦合。

图3说明一个实施例中基底302上形成的CMOS半导体垂直剖面300。图3说明例如一个八金属层(M0～M7)器件。然而，可以在包括M_N个金属化层的CMOS半导体上形成实施例。例如，在一个实施例中，金属层M0304是称为“金属1”的第一金属层的简称，按照这种方式称呼金属层，直到顶部金属层M7，第八金属层120。在金属层120侧面124上形成一个或多个辐射单元122。金属层110(M6)是顶部金属层120下面紧挨着顶部金属层120的金属层。可以在金属层110的侧面116上形成传输线112。通过过孔306将金属层M0～M6互相连接。传输线112和辐射单元122可以通过例如它们之间的互感126连接或耦合。

图4A～4C是利用CMOS制造和金属化工艺形成的微带(例如带线)天线系统400一个实施例的侧视、顶视和正视剖面图。在一个实施例中，可以用标准CMOS制造工艺形成一个或多个辐射单元422a、b、n，作为突起的“哑填充”的一个阵列。微带天线系统400可以在例如微波集成电路、电子元件和/或互连器件等等中的毫米波天线系统中实现。例如，可以按照例如标准CMOS处理技术在顶部金属层M_N上形成有源单元，包括辐射单元422a、b、n。例如，可以在顶部金属层M_N下面的一个或多个下金属层404M₁～M_N-1上形成其它单元，例如接地面414a、b、n和传输线412a、b、n。但是，实施例不限于这些。

图4A是微带天线系统400的侧面剖视图，该系统400包括一个或多个导电带(例如带线)，形成一根或多根微带传输线412，该系统400还包括一个或多个接地面414。传输线412和接地面414可以在基底402上形成的CMOS半导体中分开的下金属层404(M₁～M_N-1)上形成。在一个实施例中，微带传输线412可以位于接地面414以上，顶部金属层M_N以下的金属层404中的任意一层上。微带传输线412可以位于一些金属层上，这些金属层不同于在上面形成辐射单元422a、b、n的CMOS半导体的顶部金属层M_N。因此，在一个实施例中，微带传输线412可以夹在例如接地面414和辐射单元422a、b、n之间。在一个实施例中，微带传输线412、接地面414和辐射单元422a、b、n可以具有与带线毫米波应用的有关波长(或频率)相一致的几何结构(例如尺寸)。

图4B是微带天线系统400的顶视剖面图，它说明在基底402上形成的CMOS半导体的辐射单元422a、b、n，微带传输线412a、b、n，以及接地面414a、b、n之间的关系。微带传输线412a、b、n可以是例如CMOS半导体上金属层M_N-1上的导电带，这些金属层M_N-1位于接地面414a、b、n以上，顶部金属层M_N下，在其中的顶部金属层M_N上形成辐射单元422a、b、n。如图4B所示，辐射单元422a、b、n，微带传输线412a、b、n，以及接地面414a、b、n基本上互相重叠。

图4C是微带天线系统400的正视剖面图，它说明在CMOS半导体的下金属层404(M₁～M_N)上形成的辐射单元422a、b、n，微带传输线412a、b、n，以及接地面414a、b、n之间的关系。在一个实施例中，微带传输线412a、b、n和接地面414a、b、n可以在顶部金属层M_N以下的下金属层404(图4A，M₁～M_N-1)上形成。在一个实施例中，微带传输线412a、b、n可以是接地面414a、b、n上的导电金属带，并且至少比顶部金属层M_N(图4A)低一个金属层。

在一个实施例中，微带传输线412a、b、n可以分别通过互感426a、b、n耦合到辐射单元422a、b、n。在一个实施例中，位于金属层M_N上的辐射单元422a、b、n可以分别通过互感耦合、电场耦合或磁场耦合分别耦合到位于金属层M_N-1上的微带传输线412a、b、n，将它们一般性地表示为例如互感426a、b、n。在一个实施例中，可以通过例如对微带传输线412a、b、n进行电激励产生的横电磁(TEM)模，在辐射单元422a、b、n和微带传输线412a、b、n之间耦合射频能量。在一个实施例中，金属层M_N-1可以位于金属层M_N以下例如大约10微米处。在一个实施例中，辐射单元422a、b、n的尺寸可以与包括M_N(图4A)的金属层404的导电率、材料损耗正切和基底电介质一致，得到定向天线系统，用于在毫米波频率(波长)上发射和接收信号。但是，这些实施例不限于上述情况。

图5A～5C是共面波导天线系统500一个实施例的侧视、顶视和正视剖面图，该系统500是用CMOS制造和金属化工艺形成的。在一个实施例中，还可以用标准CMOS制造工艺形成一个或多个辐射单元522a、b、n，成为一个突起的金属“哑填充”阵列。共面波导天线系统500可以用例如微波IC、电子元件和/或互连器件等等中的毫米波天线系统实现。所有有源单元，包括辐射单元522a、b、n，都可以按照标准CMOS处理技术在顶部金属层M_N上形成。其它单元，例如接地面514a、b、n和传输线512a、b、n，可以在例如顶部金属层M_N以下的下金属层504M₁～M_N-1上形成。但是，这些实施例不限于这种情况。

图5A是包括一个或多个导体，形成共面波导传输线512的共面波导天线系统500的侧视剖面图，这些传输线在横向与一个或多个接地面514以互不重叠的方式互相分离。在一个实施例中，共面波导传输线512和接地面514可以是共面的，例如位于同一平面内。在一个实施例中，共面波导传输线512和接地面514可以在基底502上形成的CMOS半导体的互相分离的下金属层504(M₁～M_N-1)上形成，但是在横向仍然互相分离，从而使共面波导传输线512和接地面514不重叠。在一个实施例中，共面波导传输线512可以位于接地面514以上的金属层上，也可以位于作为接地面514的同一金属层上。例如，在一个实施例中，共面波导传输线512和接地面514在横向互相分离，辐射单元522a、b、n位于CMOS半导体的顶部金属层M_N上的共面波导传输线512以上。不管具体情况下共面波导传输线512和接地面514是在同一金属层平面上还是在分开的金属层平面上，共面波导传输线512都位于接地面514与辐射单元522a、b、n以下的一个或多个金属层之间。在一个实施例中，共面波导传输线512、接地面514和辐射单元522a、b、n的几何形状(例如尺寸)可以兼容于与例如带线毫米波应用相联系的波长(或频率)。

图5B是共面波导天线系统500的一个顶视剖面图，它说明辐射单元522a、b、n，共面波导传输线512a、b、n和接地面514a、b、n之间的关系。共面波导传输线512a、b、n可以是金属层M_N-1上的导电带，这些传输线可以位于作为接地面514a、b、n的同一金属层平面以上或上面。共面波导传输线512a、b、n可以位于CMOS半导体的顶部金属层M_N上面形成的辐射单元522a、b、n以下。例如，共面波导传输线512a、b、n可以在金属层M_N-1上形成。共面波导传输线512a、b、n在横向以不重叠的方式与接地面514a、b、n分离。辐射单元522a、b、n以例如充分重叠的方式位于共面波导传输线512a、b、n以上。

图5C是共面波导天线系统500的正视剖面图，它说明辐射单元522a、b、n，共面波导传输线512a、b、n和在CMOS半导体的顶部金属层M_N以下的下金属层504(图5A，M₁～M_N-1)上形成的接地面514a、b、n之间的关系。在一个实施例中，共面波导传输线512a、b、n可以是接地面514a、b、n与顶部金属层M_N(图5A)上形成的辐射单元522a、b、n以下的至少一个金属层以上和之间的导电金属带。

在一个实施例中，共面波导传输线512a、b、n可以分别通过互感526a、b、n耦合到辐射单元522a、b、n。在一个实施例中，位于金属层M_N上的辐射单元522a、b、n可以通过分别一般性地表示为互感526a、b、n的互感耦合、电场耦合或磁场耦合分别耦合到位于金属层M_N-1上的共面波导传输线512a、b、n。在一个实施例中，可以通过例如对共面波导传输线512a、b、n进行电激励产生的横电磁模在辐射单元522a、b、n和共面波导传输线512a、b、n之间耦合射频能量。在一个实施例中，金属层M_N-1可以位于金属层M_N以下例如大约10微米处。在一个实施例中，辐射单元522a、b、n的尺寸可以与包括M_N(图5A)的金属层504的导电率、材料损耗正切和基底电介质一致，得到定向天线系统，用于在毫米波频率(波长)上发射和接收信号。但是，这些实施例不限于上述情况。

图6A～6C是开槽线天线系统600一个实施例的侧视、顶视和正视剖面图，系统600是用CMOS制造和金属化工艺形成的。在一个实施例中，还可以用标准CMOS制造工艺形成辐射单元，成为一个突起的金属“哑填充”阵列。开槽线系统600可以用例如微波IC、电子元件和/或互连器件等等中的毫米波天线系统实现。所有有源单元，包括辐射单元622a、b、n，都可以按照标准CMOS处理技术在顶部金属层M_N上形成。其它单元，例如传输线612a、b、c、n+1，可以在例如顶部金属层M_N以下的下金属层604M₁～M_N-1上形成。但是，这些实施例不限于这种情况。

图6A是包括一个或多个导体，形成开槽线传输线612的开槽线天线系统600的侧视剖面图。在一个实施例中，开槽线传输线612可以例如位于同一金属层平面内。在一个实施例中，开槽线传输线612可以在基底602上形成的CMOS半导体的下金属层604(M₁～M_N-1)上形成。例如，在一个实施例中，开槽线传输线612可以和位于CMOS半导体的顶部金属层M_N上的辐射单元622a、b、n分离。例如，在一个实施例中，开槽线传输线612位于辐射单元622a、b、n以下。在一个实施例中，开槽线传输线612和辐射单元622a、b、n的几何形状(例如尺寸)可以兼容于与例如开槽线毫米波应用相联系的波长(或频率)。

图6B是开槽线天线系统600的一个顶视剖面图，它说明辐射单元622a、b、n，开槽线传输线612a、b、c、n+1之间的关系。开槽线传输线622a、b、n可以是基底602上形成的CMOS半导体的下金属层604(M₁～M_N-1)(图6A)上的导电带。在一个实施例中，开槽线传输线612a、b、c、n+1可以是刚好在顶部金属层M_N以下的金属层M_N-1上的导电带。开槽线传输线612a、b、c、n+1可以位于CMOS半导体的顶部金属层M_N上形成的辐射单元622a、b、n以下。例如，可以在金属层M_N-1上形成开槽线传输线612a、b、c、n+1，从而使辐射单元622a、b、n分别与开槽线传输线612a、b、c、n+1的边缘630a、b、n和632a、b、n重叠。

图6C是开槽线天线系统600的正视剖面图，它说明辐射单元622a、b、n和开槽线传输线612a、b、c、n+1之间的关系，其中的开槽线传输线612a、b、c、n+1是在顶部金属层M_N以下的下金属层604(图6A，M₁～M_N-1)上形成的开槽线传输线612a、b、n一个实施例上形成的。在一个实施例中，开槽线传输线612a、b、c、n+1可以是具有与顶部金属层M_N(图6A)上形成的辐射单元622a、b、n重叠的边缘630a、b、n和632a、b、n的导电金属带。

在一个实施例中，开槽线传输线612a、b、c、n+1可以分别通过互感626a、b、n耦合到辐射单元622a、b、n。在一个实施例中，位于金属层M_N上的辐射单元622a、b、n可以通过分别一般性地表示为互感626a、b、n的互感耦合、电场耦合或磁场耦合分别耦合到位于金属层M_N-1上的开槽线传输线612a、b、c、n+1。在一个实施例中，可以通过例如对开槽线传输线612a、b、c、n+1进行电激励产生的横电磁模在辐射单元622a、b、n和开槽线传输线612a、b、c、n+1之间耦合射频能量。在一个实施例中，金属层M_N-1可以位于金属层M_N以下例如大约10微米处。在一个实施例中，辐射单元622a、b、n的尺寸可以与包括M_N(图6A)的金属层604的导电率、材料损耗正切和基底电介质一致，得到定向天线系统，用于在毫米波频率(波长)上发射和接收信号。但是，这些实施例不限于上述情况。

图7是系统700的一个框图。例如，系统700可以包括具有多个节点的通信系统。节点可以包括在系统700中具有唯一地址的任何物理或逻辑实体。节点的实体可以包括，但是不限于，计算机、服务器、工作站、膝上型电脑、超膝上型电脑(ultra-laptops)、手持计算机、电话、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、路由器、交换机、桥、集线器、网关、无线接入点(WAP)等等。唯一地址可以包括例如因特网协议(IP)地址这样的网络地址，媒体访问控制(MAC)地址这样的设备地址等等。实施例不限于这种情况。

系统700的节点可以用来传递不同类型的信息，例如媒体信息和控制信息。媒体信息可以指代表用户需要的内容的任何数据，例如语音信息、视频信息、音频信息、文字信息、字母符号、图形图像等等。控制信息可以指代表给自动系统的命令、指令或控制字的任意数据。例如，控制信息可以用来通过系统传递媒体信息，或者指令节点按照预定方式处理媒体信息。

系统700的节点可以按照一个或多个协议传递媒体和控制信息。协议可以包括一组预定规则或指令，用来控制节点如何互相传递信息。协议可以由一个或多个协议标准定义，如同因特网工程任务组(IETF)、国际电信联盟(ITU)、电气和电子工程师协会(IEEE)等等标准组织推动的一样。

系统700可以是无线通信系统，也可以包括用来通过一种或多种无线通信媒体传递信息的一个或多个无线节点。无线通信媒体的一个实例可以包括无线频谱的一些部分，例如射频(RF)频谱。无线节点可以包括适合于在指定无线频谱上传递信息信号的组件和界面，例如一个或多个天线、无线发射机/接收机(收发信机)、放大器、滤波器、控制逻辑等等。天线的实例可以包括内部天线、全向天线、单极天线、偶极天线、端馈天线、圆极化天线、微带天线、分集天线、双天线、天线阵等。在一个实施例中，系统700的节点可以包括如上所述的天线系统100、400、500和600。实施例不限于这些情况。

参考图7，系统700可以包括节点702、704和706，用来形成无线通信网络，例如PAN。尽管图7中的节点数量有限，并且它们构成特定的拓扑，但是应该明白对于给定实现，系统700可以包括任意类型拓扑的更多或更少的节点。实施例不限于上述情况。在一个实施例中，系统700可以包括节点702、704和706，每一个都可以分别包括收发信机708、710和712，以及CMOS集成电路器件750。CMOS集成电路器件750可以包括任意数量的天线系统100、400、500和600，用来形成通过无线链路752、754、756等等的无线通信网络。

图8说明形成具有例如天线系统100、400、500和600的CMOS半导体的一个方法实施例。在块800处，在CMOS集成电路基底上，形成包括辐射单元的第一金属层，并且形成包括耦合到辐射单元的第一导体的第二金属层。第一导体和辐射单元互相耦合，形成以无线方式传递信号的天线。在块802处，形成位于第二金属层和第一导体以下的第三金属层，并且在第三金属层上形成第一接地面。在块804处，在第二金属层以下形成第一接地面，并且形成充分与第一导体重叠形成微带传输线的辐射单元。在块806处，形成第一接地面和位于第二金属层上的第二接地面，并且形成第一和第二接地面之间的第一导体以及与第一导体充分重叠形成共面波导传输线的辐射单元。在一个实施例中，形成第三金属层并形成第三金属层上的第一和第二接地面。在块808处，形成第二金属层上，在横向与第一导体分离的第二导体。在块810处，在第一和第二导体以上形成辐射单元，在第一侧面上与第一导体的边缘部分重叠，在第二侧面上与第二导体的边缘部分重叠，形成开槽线传输线。

在这里已经给出了数不清的细节，以帮助全面理解这些实施例。但是，本领域技术人员要明白，可以实践这些实施例而没有这些具体细节。在其它情况下，没有详细描述公知的操作、元件和电路，以免喧宾夺主。显然，这里描述的具体结构和功能是代表性的，而不是要限制这些实施例的范围。

还值得注意，说“一个实施例”指的是结合这个实施例描述的一个特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。在说明书中各个地方出现的“一个实施例中”不必指同一个实施例。

一些实施例可以用“耦合”和“连接”及其等同词语来描述。要明白这些术语并不是互为同义词。例如，一些实施例可以用“连接”来描述，以表明两个或多个单元直接物理连接或电气连接。在另一个实例中，可以用“耦合”来描述一些实施例，以表明两个或多个单元直接物理连接或电气连接。但是，“耦合”还可以表示两个或多个单元不是直接连接，但是仍然相互作用。实施例不限于上述情况。

尽管在这里描述了实施例的特定特征，但是，本领域技术人员会想到许多改进、替换、改变和等同替代。因此，后面的权利要求覆盖了实施例实际范围内的所有这些改进和改变。

Claims

1.一种天线装置，包括：

互补金属氧化物半导体集成电路器件，该器件具有

包括辐射单元的第一金属层；以及

包括与所述辐射单元耦合的第一导体的第二金属层；

其中所述第一导体和所述辐射单元互相耦合，形成以无线方式传递信号的天线；并且

其中所述辐射单元是用所述互补金属氧化物半导体集成电路器件的顶部金属层上面的突起金属形成的。

2.如权利要求1所述的天线装置，还包括第三金属层，该层包括在所述第二金属层以下的第一接地面。

3.如权利要求2所述的天线装置，其中所述辐射单元充分与用于形成微带传输线的所述第一导体重叠。

4.如权利要求1所述的天线装置，还包括所述第二金属层上的第一和第二接地面，其中所述第一导体位于所述第一和第二接地面之间，所述辐射单元充分与用于形成共面波导传输线的所述第一导体重叠。

5.如权利要求1所述的天线装置，还包括第三金属层以及设置在所述第三金属层上的第一和第二接地面，其中所述第一和第二接地面与用于形成共面波导传输线的所述第一导体在横向互相分离。

6.如权利要求1所述的天线装置，还包括在所述第二金属层上的第二导体，该第二导体在横向与所述第一导体分离，其中所述辐射单元位于所述第一和第二导体以上，在该辐射单元的一侧上与用于形成开槽线传输线的所述第一导体的边缘部分重叠，在该辐射单元的另一侧上与用于形成开槽线传输线的所述第二导体的边缘部分重叠。

7.如权利要求1所述的天线装置，其中所述辐射单元形成天线系统阵列的一部分。

8.如权利要求1所述的天线装置，其中所述天线装置用于通信，所述通信发生在从1米到1毫米的任意一个毫米波波长上。

9.如权利要求1所述的天线装置，其中所述第一导体中的电能是通过对所述第一导体进行电激励产生的横电磁模耦合到所述辐射单元的。

10.如权利要求1所述的天线装置，其中所述第二金属层比所述第一金属层低一个金属层。

11.如权利要求10所述的天线装置，其中所述第二金属层比所述第一金属层低大约10微米。

12.如权利要求1所述的天线装置，其中所述互补金属氧化物半导体集成电路器件包括130纳米互补金属氧化物半导体器件。

13.如权利要求1所述的天线装置，其中所述互补金属氧化物半导体集成电路器件包括90纳米互补金属氧化物半导体器件。

14.如权利要求1所述的天线装置，其中所述互补金属氧化物半导体集成电路器件包括65纳米互补金属氧化物半导体器件。

15.一种通信系统，包括：

收发信机；以及

互补金属氧化物半导体集成电路器件，该器件具有

包括辐射单元的第一金属层；以及

包括与所述辐射单元耦合的第一导体的第二金属层；

16.如权利要求15所述的通信系统，还包括第三金属层，该层包括在所述第二金属层以下的第一接地面。

17.如权利要求16所述的通信系统，其中所述辐射单元充分与用于形成微带传输线的所述第一导体重叠。

18.如权利要求15所述的通信系统，还包括所述第二金属层上的第一和第二接地面，其中所述第一导体位于所述第一和第二接地面之间，所述辐射单元充分与用于形成共面波导传输线的所述第一导体重叠。

19.如权利要求15所述的通信系统，还包括第三金属层以及设置在所述第三金属层上的第一和第二接地面，其中所述第一和第二接地面与用于形成共面波导传输线的所述第一导体在横向互相分离。

20.如权利要求15所述的通信系统，还包括在所述第二金属层上的第二导体，该第二导体在横向与所述第一导体分离，其中所述辐射单元位于所述第一和第二导体以上，在该辐射单元的一侧上与用于形成开槽线传输线的所述第一导体的边缘部分重叠，在该辐射单元的另一侧上与用于形成开槽线传输线的所述第二导体的边缘部分重叠。

21.一种用于形成天线的方法，包括：

在互补金属氧化物半导体集成电路器件的基底上，形成包括辐射单元的第一金属层；以及

形成包括与所述辐射单元耦合的第一导体的第二金属层；

22.如权利要求21所述的用于形成天线的方法，还包括形成第三金属层，该层在所述第二金属层以下，在所述第三金属层上形成第一接地面。

23.如权利要求22所述的用于形成天线的方法，其中形成所述第一接地面包括在所述第二金属层以下形成所述第一接地面，形成所述辐射单元包括形成所述辐射单元，该辐射单元充分与用于形成微带传输线的所述第一导体重叠。

24.如权利要求21所述的用于形成天线的方法，还包括形成所述第二金属层上的第一和第二接地面，形成所述第一导体包括形成位于所述第一和第二接地面之间的所述第一导体，所述辐射单元充分与用于形成共面波导传输线的所述第一导体重叠。

25.如权利要求21所述的用于形成天线的方法，还包括形成第三金属层，并且在所述第三金属层上形成第一和第二接地面，其中所述第一和第二接地面与用于形成共面波导传输线的所述第一导体在横向互相分离。

26.如权利要求21所述的用于形成天线的方法，还包括在所述第二金属层上形成第二导体，该第二导体在横向与所述第一导体分离，其中所述辐射单元是在所述第一和第二导体以上形成的，以在该辐射单元的一侧上与所述第一导体的边缘部分重叠，在该辐射单元的另一侧上与第二导体的边缘部分重叠。