CN104505383B - 减小肌肤效应的高频信号金属导线和基底之间的布局方法 - Google Patents

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梅玉林
王晓明
蒋立佳
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大连理工大学
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Abstract

本发明属于集成电路技术领域,涉及到传递高频信号时金属导线和均质基底之间的布局关系。其特征是,基于麦克斯韦电磁理论的导线阻抗提取法、级联方法和布局优化方法,针对四种截面形状的金属导线,公开了减小肌肤效应的高频信号金属导线和基底之间的布局关系。若采用圆形或椭圆形截面金属导线,金属导线嵌入基底且嵌入深度为基底厚度的一半。若采用长方形截面金属导线,金属导线嵌入基底,且金属导线长方形截面上端面和基底上端面重合。若采用等腰三角形截面金属导线,金属导线等腰三角形截面下端面和基底上端面重合。本发明能促进金属导线在大规模高速集成电路领域的应用,由于金属导线具有性能优异且成本低廉的优点,这会降低企业的生产成本。

Description

减小肌肤效应的高频信号金属导线和基底之间的布局方法

技术领域

[0001]本发明属于集成电路技术领域,涉及到传递高频信号的金属导线和基底之间的位 置关系,特别涉及到为减小肌肤效应而推荐采纳的、不同截面形状的金属导线和基底之间 的布局方法。

背景技术

[0002] 金属导线在机械、热学和电学等方面具有优良的性能,且价格便宜,所以经常被选 为电和信号的最佳传输介质。但是在传递高频信号时,由于金属导线肌肤效应的存在,使它 在大规模高速集成电路领域的应用前景大打折扣。近年来,一些学者和工程技术人员对于 如何减小高频电路中金属导线的肌肤效应开展了研宄,主要包括电路部件的材料设计和结 构设计两个方面。具体而言,就是改变部件的材料、设计电路中的导线和芯片的布局、优化 导线架以及增加绝缘层等方面,但是没有考虑电路中各个部件和电路板基底之间的布局关 系对肌肤效应的影响。

发明内容

[0003] 本发明基于麦克斯韦电磁理论的导线阻抗提取法、级联方法和布局优化方法,确 定了能减小肌肤效应的高频信号金属导线和均质基底之间的布局关系。

[0004] 本发明解决技术问题采用的技术方案如下:

[0005] 减小肌肤效应的高频信号金属导线和均质基底之间的布局,涉及到金属导线和均 质基底。其中金属导线,包括铁、铜、金、银等各种金属,导线截面包括圆形、椭圆形、长方形 和等腰三角形等四种。其中均质基底为二氧化硅等常用材料。

[0006] 当采用圆形截面金属导线传递高于1GHZ的高频信号时,金属导线嵌入基底,且嵌 入深度为基底厚度的一半。当采用椭圆形截面金属导线传递高于1GHZ的高频信号时,金属 导线嵌入均质基底,且嵌入深度为基底厚度的一半。当采用长方形截面金属导线传递高于 1GHZ的高频信号时,金属导线嵌入均质基底,且金属导线长方形截面的上端面和均质基底 上端面重合。当采用等腰三角形截面金属导线传递高于1GHZ的高频信号时,金属导线等腰 三角形截面下端面和基底上端面重合,即金属导线直接放在均质基底上即可。

[0007] 由于金属导线具有性能优异且成本低廉的特点,本发明能在一定程度上促进金属 导线在大规模高速集成电路领域的应用,

附图说明

[0008] 图1是采用圆形截面金属导线传递信号时,金属导线和基底的布局。

[0009] 图2是采用椭圆形截面金属导线传递信号时,金属导线和基底的布局。

[0010] 图3是采用长方形截面金属导线传递信号时,金属导线和基底的布局。

[0011] 图4是采用等腰三角形截面金属导线传递信号时,金属导线和基底的布局。

[0012] 图中:1基底;2圆形截面金属导线;3椭圆形截面金属导线;

[0013] 4长方形截面金属导线;5等腰三角形截面金属导线。

具体实施方式

[0014]下面针对具体实例,结合技术方案和附图进行详细叙述。

[0015] 下面四个实施例中,铜导线2、3、4、5传递信号频率高于16他,导线长1〇〇1«11;二氧化 石圭基底1长lOOOum,基底1矩形截面尺寸为10um*5um〇

[0016] 实施例1:

[0017] 圆形截面铜导线2,圆形截面半径500nm。铜导线2嵌入基底1,且嵌入深度为2.5um, 如图1所示。

[0018] 实施例2:

[0019] 椭圆形截面铜导线3,椭圆形截面长轴l2〇nm、短轴80nm。铜导线3嵌入基底1,且嵌 入深度为2.5um,如图2所示。

[0020] 实施例3:

[0021] 长方形截面铜导线4,长方形截面尺寸为l〇〇nm*3〇Onm,铜导线4嵌入基底1,且导线 长方形截面的上端面和基底上端面重合,如图3所示。

[0022] 实施例4:

[0023] 等腰三角形截面铜导线5,等腰三角形截面底边长2〇〇nm、高300nm,铜导线直接布 置在基底上即可,如图4所示。

Claims (1)

1. 一种减小肌肤效应的高频信号金属导线和基底之间的布局方法,其特征是: 当采用圆形截面金属导线传递高频信号时,金属导线嵌入均质基底,且嵌入深度为均 质基底厚度的一半; 当采用椭圆形截面金属导线传递高频信号时,金属导线嵌入均质基底,且嵌入深度为 均质基底厚度的一半; ' ' 当采用长方形截面金属导线传递高频信号时,金属导线嵌入均质基底,且金属导线长 方形截面的上端面和基底上端面重合; 当采用等腰三角形截面金属导线传递高频信号时,金属导线直接放在均质基底; 金属导线传递的高频信号,频率高于1GHZ; 所述的均质基底为二氧化硅; 所述的金属导线是铁、铝、铜、金、银,金属导线截面是圆形、椭圆形、长方形或等腰三角 形。
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