201110455 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關半導體結構’尤其有關降低諸如毫米波之射 頻信號之相速的傳輸線結構、該傳輸線結構的設計結構、及 操作該傳輸線結構的方法。 【先前技術】 毫米波是指具有波長範圍介於約1 mm至約1〇 mm的電 磁輻射。毫米波之對應的頻率範圍介於約3〇 GHz至約300 GHz。毫米波的波長範圍佔用微波的最高頻率範圍，且又稱 為極高頻率(EHF)。毫米波的頻率範圍是最高的射頻頻帶， 及具有頻率高於毫米波的電磁輻射被視為紅外線輻射的遠 端(長端）。 宅米波展現與頻率有關之由氧及水蒸氣引起的大氣吸 收。大氣中氣的吸收係數介於約〇 dB/km至約1〇 dB/km , 及大氣中水蒸氣的吸收係數介於約0 03 dB/km至約3〇 dB/km。由於大氣吸收，毫米波信號的強度隨著距離比起較 低頻率的射頻信號減少更多。 雖然毫米波的衰減特性限制了信號通信的範圍，但毫米 波隨著距離的快速信號衰減亦使得頻率能夠重複使用。換言 之，毫米波信號發射器的陣列可共用彼此隔開充分距離之毫 米波信號發射器子集的相同頻率範圍。因此，毫米波可用於 包括行動電話應用的短距離無線電通信。 201110455 導體襄置造縫長，諸如相位調㈣毫米波操控對半 【發明内容】 缘社包括降低㉞信餘狀毫米波傳輸 ====構、該半導體結構的設計結構、及操作該 線。= 姚板及傳輸 -官心楚# Μ的第—傳輸線部分與具有第 -見度的弟—倾線部分交祕交錯。第二寬度大於 ΐϊίit線的電感相對於具有固定寬度的傳輸線增加。在 )1電材料層的堆疊中提供金屬則於接地板及具有較大 度的傳輸線部分之間。金片的縱向方向垂直於傳輸線的 縱向方向。金制片可接地至接地板Μ加傳輸線及接地板 之間的電容。在傳輸線及接地板之間每單位長度的自感及電 容的增加有利於用來降低透過傳輸線傳輸之電磁信號的相 速（phase velocity ) ° 根據本發明之一方面，提供一種結構，其包含：至少一 個位在一基板上的介電材料層；嵌入於該至少一個介電材料 層且包括具有一第一寬度的第一傳輸線部分及具有—第'二 寬度的第二傳輸線部分的一金屬傳輸線，其中該第一寬产及 該第二寬度不同，及其中該等第一傳輸線部分^該等第=傳 輸線部分交替地交錯；及位在該至少一個介電材^層中:與 該金屬傳輸線垂直隔開的一接地金屬平面。 201110455 根據本發明之另一方面，提供一種操作金屬傳輸線結構 的方法。該方法包含：提供一金屬傳輸線結構包括：至少一 個位在一基板上的介電材料層；一欲入於5亥至少一個介電材 料層且包括具有一第一寬度的第一傳輸線部分及具有一第 一寬度的第二傳輸線部分的金屬傳輸線’其中该第一寬度及 該第二寬度不同，及其中該等第一傳輸線部分及該等第二傳 輸線部分交替地交錯；·及位在該至少一個介電材料層中且與 該金屬傳輸線垂直隔開的一接地金屬平面；電接地該接地金 屬平面；及施加一射頻(RF)信號橫跨該金屬傳輸線之一第一 端及該接地金屬平面。 很锞本發明之又另一方面，提供〆徑用於一傳輸線結榻 的設計結構。該設計結構包括用於接地板、傳輸線、及介電 材料層之堆疊的資料。在傳輸線中，具有第一寬度的第一傳 輸線部分與具有第二寬度的第二傳輸線部分交替地交錯。第 二寬度大於第一寬度致使傳輸線的電感相對於具有固定寬 度的傳輸線增加。在介電材料層的堆疊中提供金屬鰭片於接 地板及傳輸線之間。金屬鰭片的縱向方向垂直於傳輸線的縱 向方向二金屬鰭片可接地至接地板以增加傳輸線及接地板之 ϊϋ電容。在傳輸線及接地板之縣單位長度的自感及電容 、亲利於用來降低透過傳輸線傳輸之電磁信號的相 的傳7靖於包括具有蚊寬度之傳輸線 的傅輸線t獅仙賴傳輸線結構。 體以3本ί Γ之再另—方面，提供—種體現於機器可讀媒 ^制試半物晶片以計的設計結構= 5又5十結構包含：一第一資料，代表至少-個介電材料層；- 6 201110455 表嵌人於該至少—個介電材料層之一金屬傳輸 二二ΐίί有一第―寬度之第1輸線部分的-第三 二寬度之第二傳輸線部分的-第四資 以—寬度及該第二寬度不同，及其中該等第一 傳輸線部分及料第二傳輸線部分鱗敝錯；及代表位在 個介電材料層且與該金屬傳輪線垂直隔開之一接 地金屬平面的一第五資料。 【實施方式】 推L上述’本發财關降低諸如毫米波之射頻信號之相速 的傳輸線結構、該傳輸線結構的設計結構、及猶該傳輸線 結構的方法。圖式未必按比例繪製。 ，參考圖1A-1D，根據本發明第—具體實施例的第一示範 性半導體結構包含基板1〇、至少—個第—介電材料層4〇、 及接地金屬平面50。基板10可以是其中嵌入至少一個半導 體裝置的半導體基板。例如，至少一個半導體裝置可包括場 效電晶體，其包含源極及汲極區域14、閘極介電質3〇、閘 極導體32、及閘極_物34。包含介電材料的淺溝渠隔離 結構12可在半導體基板中形成。 、半導體基板包含半導體材料諸如砂、鍺、石夕_錯合金區 域、石夕碳合金區域、石夕-鍺-碳合金區域、神化鎵、神化銦、 砷化銦鎵、磷化銦、硫化鉛、其他ΠΙ_ν化合物半 及II-VI化合物半導體材料。半導體基板可以是單晶半導4體 基板。例如，單晶半導體基板可以是單晶矽基板。 201110455 至少一個第一介電材料層40可包括中間製程(m〇L)介 電材料層及/或至少一個後段製程(BE0L)介電材料層。可用 於至少一個第一介電材料層40的介電材料包括但不限於： 石夕酸鹽玻璃、有機砍酸鹽玻璃(0SG)材料、以化學汽相沈積 形成之基於SiCOH的低k材料、旋塗玻璃(SOG)、或旋塗低 k介電材料(諸如SiLK™)等。矽酸鹽玻璃包括未摻雜的矽酸 鹽玻璃(USG)、棚石夕酸鹽玻璃(BSG)、碟石夕酸鹽玻璃(psg)、 氟矽酸鹽玻璃(FSG)、硼磷矽酸鹽玻璃(BPSG)等。介電材料 可以是介電常數小於3.0的低介電常數(低k)材料。介電材料 一可為無孔或多孔。至少一個介電材料層4〇的總厚度可介於 0.1 μιη至20 μηι，且通常介於〇.2 μηι至2，，但在此亦考 慮較薄及較厚的厚度。 接地金屬平面50包含金屬材料諸如cu、Ni、Au、W、 An、Ag、Ta、Ti、TaN、TN、及WN。較佳是’接地金屬平 面50包含可電鍍材料，諸如Cu或Ni，或包含濺鍍沈積材 料，諸如A1。接地金屬平面5〇可以線路級金屬内連線結構 或介層級金屬内連線結構的相同層級形成。換言之，諸如金 屬線路的線路級金屬内連線結構或諸如金屬介層的介層級 金屬内連線結構可以採用相同處理步驟之接地金屬平面5〇 的相同層級形成。接地金屬平面5G的厚度可與線路級金屬 内連線結構或介層級金屬内連線結構的厚度相同，可介於 5〇 nm至2,000 nm，且通常介於1〇〇 nm至5〇〇 nm，但在此 亦考慮較薄及較厚的厚度。 、接地金屬平面5G連接作電氣接地的結構。替代地 或此外’半導體裝置在半導體基板上的·接地可連接至接 201110455 參考圖2A-2D，在接地金屬平面5〇上形成至少一 二介電材料層80及金屬則陣列。在至少 料層8〇中的每個第二介電材料層可包含可用作 一介電材料層4〇的任何材料。金屬韓片陣列中的每個 金屬鰭片包含至少~個金屬鰭片部分。如果至少—個金屬縛 片。ί5刀包3夕個金屬片部分，則至少—個金屬則部分可 以垂直相鄰（adjoining)層形成並可彼此垂直鄰接（福）。 例如母個金屬鰭片可包括第一金屬韓片部分、第 二金屬，#1片部分54、第三金屬韓片部分56、及第四金屬錯 片部分58。金屬H >; (52、54、％、58)可垂直鄰接接地金屬 平面50的頂面，或可不鄰接接地金屬平面50的頂面，即， 可位在接地，屬平面5Q的頂面上方。至少—個第二介電材 料層可包括單-介電材料層或複數個介電材料層，其中嵌入 第一至第四金屬鰭片部分(52、54、56、58)。 每個金屬籍片部分可嵌入於對應於不同金屬内連線層 級的不同介電材料層内。例如，接地金屬平面5〇可在第一 線路級金屬内連線層中形成，第一金屬鰭片部分52可在第 一介層級金屬内連線層中形成，第二金屬鰭片部分54可在 第一線路級金屬内連線層中形成，第三金屬鰭片部分56可 在第二介層級金屬内連線層中形成，及第四金屬鰭片部分 58叮在第二線路級金屬内連線層中形成。或者，接地金屬 201110455 平面5〇可在第一介層級金屬内連線層中形成，第一金屬韓 片部分52可在第一線路級金屬内連線層令形成，第二金屬 韓片部分54可在第二介層級金屬内連線層巾形成，第三金 屬轉片部分56可在第二,線路級金屬内連線層中形成，及第 四金屬鰭片部分58可在第三介層級金屬内連線層中形成。 又或者，第一至第四金屬鰭片部分的每一個(52、54、56、 或58)可在其中形成整合之線路及介層結構的整合層級金屬 内連線層中形成。不同的金屬鰭片部分(η、54、56、58)因 而可以是線路級金屬内連線部分、介層級金屬内連線部分、 及/或線路-介層級金屬内連線部分。每個不同的金屬鰭片部 分(52、54、56、58)的厚度可以相同於線路級金屬内連線層 的厚度、介層級金屬内連線層的厚度、或整合之線路_介層 級金屬内連線層的厚度。 不同的金屬鰭片部分(52、54、56、58)可包含金屬材料， 諸如 Cu、Ni、Au、W、An、Ag、Ta、Ti、TaN、TiN、及 WN。較佳是，不同的金屬鰭片部分(52、54、％、58)包含 可電鍍材料，諸如Cu或Ni ’或濺鍍沈積材料，諸如a卜每 個不同的金屬鰭片部分(52、54、56、58)的厚度可介於5〇nm 至2,000 nm，且通常介於100 nm至5〇〇 nm，但在此亦考虞 較薄及較厚的厚度。 使用第一至第四金屬鰭片部分(52、54、56、58)只是為 了提供本發明的實施範例。在此亦明確考慮其他採用任何數 量之不同層級的金屬鰭片部分的具體實施例。不同層級之金 屬鳍片的數量是可為1或大於1的正整數。如上述，每個金 屬鳍片（52、54、56、58)可以鄰接或不鄰接接地金屬平面5〇 201110455 的頂面。如果金屬鰭片（52、54、56、58)不鄰接接地金屬板 50的頂面，則金屬鰭片（52、54、56、58)的陣列可為電氣浮 動。如果金屬鰭片（52、54、56、58)鄰接接地金屬板5〇的頂 面’則金屬鰭片（52、54、56、58)的陣列可透過電阻連接接 地至接地金屬板50。 每個金屬鰭片可具有與不同的金屬鰭片部分(52、54、 56、58)大體上垂直重合的側壁。較佳是，金屬鰭片（52、％、 56、58)的陣列為第一單元結構的規則一維陣列，其中每個 金屬鰭片（52、54、56、58)用作第一單元結構。換言之，每 個金屬鰭片（52、54、56、58)具有相同形狀，且按^沿著在 此稱為縱向方向之方向的規則間隔放置。金屬鰭片（52°、Μ、 56、58)之陣列在縱向方向上的週期性在此稱為^列間距p 每個金屬鰭片（52、54、56 ' 58)可具有矩形的水平截面 形狀。矩形形狀在縱向方向上_邊尺寸在此稱為第二長度 。矩形形狀在橫向方向上的側邊尺寸在此稱為第三 :向方向係垂直於縱向方向。在相鄰對金 2: 等於二 則陣片5y654ir平戴面積為矩形， =方向的橫向側壁59 ’縱向方向為 1直： 度乙2、及陣列間距卩的方向。 弟一長 201110455 參考圖3A-3F，至少-個第三介電材料層82、金屬傳輸 線70及至 >、一個苐四介電材料層84依序形成於金屬鰭片 (52、54、56、58)之陣列及至少一個第二介電材料層8〇的上 方。至少一個第二介電材料層及至少一個第四介電材料 層84中的每個介電材料層可包含用作上述至少一個第—介 電材料層40的任何材料。至少一個第三介電材料層幻的厚 度可介於50 nm至2,〇〇〇 nm，且通常介於1〇〇 至3〇〇邮， 但在此亦考慮㈣及較厚的厚度。至少—㈣四介電材料層 84的厚度可介於兄⑽至1G_，但在此亦考慮較薄及較^ 的厚度。 金屬傳輸線70可以鑲嵌方法形成，該鎮嵌方法圖案化 ίϋ:個第二介電材料層82之最頂層中的線溝渠並用金 充料渠，繼而進行錢溝渠巾縣金屬傳輸線 70的平坦化。在此情況下，金屬傳輪線7〇 _面大體上盘 2-個第三介電材料層82 _面及至少—個第四介電材 =84的底面共平面。較佳是，金屬傳輸線％的整個頂面 大體上為平面’及金屬傳輸線7〇的整個底社體上為平面。 或者，金屬傳輸線70可按町方式形成：在至少一個 第二介電獅層82不含任何_渠之頂㈣平坦表面上毯 ί後續對毯狀金屬層進行微影圖案化。在此 f月況下，金屬傳輸線7G的底面大體上與至少— 材料，82的頂面及至少—個第四介電材料⑽的底^共平 是，金屬傳輪線7〇的整個頂面大體上為平面，及 金屬傳輸線70的整個底面大體上為平面。 201110455 接也金屬平面的底面、接地金屬平面的頂面、金 屬.韓片（52、54、56、58)的底面、金屬籍片（52、54、56、58) 的頂面、金屬傳輪綠％的底面、及金屬傳輸線％的頂面在 彼，之間可為大體上水平及平行。在基板ig及至少—個第 )ι電材料層4G之間的界面可大體上水平及平行 屬平面50的底面。 ^ m - 的水+戴面圖。較佳是，金屬傳輸線70包含單
f 性陣列，該結構在此稱為第二單元結I TLP2。較i是輸線部分簡及第二傳輸線部分 或尺寸大體ί相t 分TU>1沿著縱向方向的長度 金屬續片（52、54° %長度L1，第一長度U為在相鄰對 L2為全屬妹)第二長度U，第二長度 1 ί %、坤沿著縱向方向的尺寸。由於 卩分TLP1衫二傳輸線部分 度u及第二的間距相同於第一長 P為金屬鰭片（52、Μ、56、於陣列間距P，陣列間距 % 58)之陣列的間距。 上覆至少一個第二介電材料 每個第一傳輸線部分TLP1 層80 ’但不上覆金屬鰭片（52、％ — 線部分TLP2上覆金屬韓片（52、5 ' 8 ;母個第二傳輸 少一個第二介電材料層8〇。 ）’但不上覆至 201110455 每個第-傳輸線部分TLP1可具有第一矩形之第一形狀 的第-水平截面積’其t在橫向方向中的兩側具有第—寬度 wl的尺寸，及在縱向方向中的另外兩側具有第—長度^ 的尺寸三每個第二傳輸線部分TLP2可具有第二矩形之第二 形狀的第二水平截面積，其巾在橫向方向巾的兩側具有第二 寬度w2的尺寸’及在縱向方向中的另外兩側具有第二長度 L2的尺寸。橫向方向是垂直於縱向方向的水平方向。第= 寬度w2大於第-寬度w卜第一寬度wl可介於〇1 30μιη，及第二寬度可介於〇2卜爪至1〇〇口爪，及陣列間距 可介於0.3 μιη至200 μιη。第二寬度w2與第一寬度叫的比 率可介於1.1 JL 1GG，且通常介於2至1G，但在此亦考 小及較大的比率。 权 第一傳輸線部分TLP1平行於縱向方向的側壁在此稱為 第一縱向側壁。在相同第一傳輸線部分TLpi内的一對第一 縱向側壁以第-寬度W1隔開。每個第—縱向側壁橫向延伸 第一長度L1的距離。第二傳輸線部分TLp2平行於縱向方 向的側壁在此稱為第二縱向侧壁。在相同第二傳輸線部分 TLP2内的一對第二縱向侧壁隔開第二寬度w2。每個第二縱 向側壁橫向延伸第二長度L2的距離。 、 金屬傳輸線70包含在一維上重複的第二單元結構，其 由彼此橫向鄰接的第一傳輸線部分TLP1及第二傳輸線部分 TLP2組成。由於第二單元結構(TLpi、TLp2)在縱向方向上 重複，第一傳輸線部分TLP1及第二傳輸線部分TLp2在金 屬傳輸線70内交替地交錯。每個不在該金屬傳輸線7〇之末 端的第一傳輸線部分TLP1為兩個第二傳輸線部分TL]p2所 201110455 接。同樣地’每個不在該金屬傳輪線70之末端的第 一雨線部分丁LP2為兩個第一輪線部分TLp丨所橫向鄰接。 如同在金屬傳輸線内實施的，每個第二單元結構 (TLP1、TLP2)包括以第一寬度wi隔開的一對第一縱向側 壁、以第二寬度隔開的一對第二縱向側壁、及兩對垂直 於縱向方向的橫向侧壁。每對橫向側壁直接與第二縱向侧壁 相鄰。第—縱向側壁、第二縱向側壁、及橫向側壁可為大體 上垂直，且橫向鄰接至少一個第二介電材料層80或至少一 個第三介電材料層82之一者。較佳是，為金屬鰭片（52、54、 56、58)之寬度的第三寬度w3大於第二寬度w2及第一寬度 wl。 又 金屬傳輸線70上覆接地金屬板50。雖然本發明以上覆 接地金屬板50的金屬傳輸線70來說明，但亦明確考慮其中 至屬傳輸線下伏接地金屬板的衍生結構。在衍生結構中，在 至少一個第一介電材料層40及至少一個第四介電材料層 之間的所有結構元件集體上下顛倒。衍生結構可藉由以下方 式獲得：直接在至少一個介電材料層40上形成金屬傳輸線 7〇 ’繼而形成至少一個第三介電材料層82，接著繼而形成 金屬韓片（52、54、56、58)及至少一個第二介電材料層8〇， 接著繼而形成接地金屬平面50,然後繼而形成至少一個第 四介電材料層84。在此情況下，金屬鰭片上覆第二傳輸線 部分TLP2，但不上覆第一傳輸線部分TLPL1。 第二傳輸線部分TLP2及金屬鰭片（52、54、56、58)的 垂直重疊增加在金屬傳輸線70及接地金屬板5〇之間的電 201110455 示範::以示根據本發明第二具體實施例的第二 的第-示二示範性半導體結構可得自圖⑷D 的處理步二二構’其方式為:採用第一具體實施例 金屬縛片部分不形成第一金屬鰭片部分52及第二 一般而言，在接地金屬板50及金屬傳輸 施例中，數量的金屬籍片部分。在第二刪 金屬讀片（56、58)與接地金屬板電絕緣。 使 參考圖5Α及5Β，提供參考傳輸線結構以比較龄要 形成的-有觀果。參考半導聽構可藉由以下方式 升成，略4 —不雜半導體結射半導體裝置及 ^、54、56、58)的形成，及形成具有隔開第—寬度 葦直縱向邊緣的金屬傳輸線17〇。 參考圖6A及6B，提供第-示範性傳輸線結構， 由以下方式形成：在用以形成第—示紐半導體結構^理上 驟期間，省略半導體裝置及金制片（52、54、56、58)的$ 成三第一示範性傳輪線結構的金屬傳輸線70與第一及第^ 示範性半導體結構的金屬傳輸線7〇相同。 參考圖7A及7B，提供第二示範性傳輸線結構，盆可藉 由以下方式形成··在如形成第二示範性半導體結構的處理^ 驟期間’省略半導體裝置及金屬則之下方組件的形成。第 201110455 二不扼性傳輸線結構的金屬傳輸線7 〇與第一及第二示範性 半導體結構的金屬傳輸線70相同。 參考圖8A及8B，提供第三示範性傳輸線結構，其可藉 由以下方式开>成.在第一示範性半導體結構之處理步驟期 間，省略半導體裝置的形成。第三示範性傳輸線結構的金屬 傳輸線70與第一及第二不範性半導體結構的金屬傳輸線7〇 相同。 參考圖9，針對圖5A及5B的參考半導體結構、圖6A 及6B的第一示範性傳輸線結構、圖7A及7B的第二示範性 傳輸線結構、及圖8A及8B的第三示範性傳輸線結構，顯 示用以模型化南頻無線電彳s號（包括在毫米波GHz至300 GHz)範圍中的信號)之行為的電路示意圖。每個金屬傳輸線 的特徵為.具有電感L的電感益250及具有電阻r的電阻 器27〇。金屬傳輸線及接地金屬平面50(見圖5A、6A、7A、 及8A)共同形成具有電谷C的電容器260。每個金屬傳輸線 的第一端及接地金屬平面50形成包括金屬傳輸線、接地金 屬平面、及其間之介電材料之傳輸線結構的輸人節點23〇。 輸入^點23〇包括正信號輪入節點232及負接地輸入節點 234。母個金屬傳輸線的第二端及接地金屬平面％形成傳輸 240。輸出節點包括正信號輸出節點 242及負接地輸出節點244。 圖10為針對圖5A及诏、圖6八及犯 以及圖8A及8B中所干砝棋T t 出 係的曲_。t 4之魏L與錢鮮呈函數關 '' ϋ A及5B中參考傳輸線結構的電感如參今 17 201110455 電感曲線111所示，圖6A及6B中第一示範性傳輸線結構 的電感如第一電感曲線121所示，圖7A及7B中第二示範 性傳輸線結構的電感如第二電感曲線131所示，及圖8A及 8B中第三示範性傳輸線結構的電感如第三電感曲線141所 示。雖然在第一示範性傳輸線結構中使用交替交錯的傳輸線 部分可增加電感勝於參考傳輸線組件達某種程度，但如在第 二及第三示範性傳輸線結構中，結合交替交錯的傳輸線部分 與金屬鰭片陣列可顯著增加傳輸線結構的電感，如第二及第 三電感曲線(131、141)所示。如第三示範性金屬傳輸線結構， 將金屬鰭片陣列接地至接地金屬平面以最有效的方式增加 金屬傳輸線結構的電感。 圖11為針對圖5A及5B、圖6A及6B、圖7A及7B、 以及圖8A及8B中所示結構之電容C與信號頻率呈函數關 係的曲線圖。圖5A及5B中參考傳輸線結構的電容如參考 電容曲線112所示，圖6A及6B中第一示範性傳輸線結構 的電容如第一電容曲線122所示，圖7A及7B中第二示範 性傳輸線結構的電容如第二電容曲線132所示，及圖8A及 8B中第三示範性傳輸線結構的電容如第三電感曲線142所 示。在第一示範性傳輸線結構中使用交替交錯的傳輸線部分 可增加電容勝於參考傳輸線組件。如第二及第三示範性傳輸 線結構，結合交替交錯的傳輸線部分與金屬鰭片陣列，可增 加傳輸線結構的電容，如第二及第三電容曲線(132、142)所 示。如第三示範性金屬傳輸線結構，將金屬鰭片陣列接地至 接地金屬平面以最有效的方式增加金屬傳輸線結構的電容。 圖12為針對圖5A及5B、圖6A及6B、圖7A及7B、 18 201110455 8A & 8B中所示結構之每單位長度之 言’在圖9的電路示意圖中，信號的相速 L t㈣容c的乘積成反比。辦 ί U 母單位長度的電感L或每單位長度的電i ，可降低電磁信號的相速。參考傳輪線結構及第一、第二、 二第之性傳輸線結構中的相對相速如參考相移心 #143弟^目移線T、第二相移曲線133、及第三相移曲 ，143所不。第一、第二、及第三相移曲線(123、⑶、 考相移曲線113少的相移，提供金屬傳輸線結構每 早位長度之較少的相移。. ^ 圖13顯示例如在半導體IC邏輯設計、模擬測試、配置 之示範性設計流程9GG的方塊圖。設計流程 900包括處理設計結構或裝置的程序及機制，以產生上述及 圖 1A-1D、2A-2D、3A-3F、4A-4F、5A、5B、6A、6B、7A、 7B 8A、8B、及9所示設計結構及/或裝置在邏輯上或在功 能上的等效表示法。設計流程9〇〇所處理及/或產生的設叶 結構可在機器可讀傳輸或儲存媒體上編碼，其包括資料及/ 或指令：當在資料處理系統上執行或以其他方式處理時，在 邏輯上、結構上、機械上或在功能上產生硬體組件、電路、 裝置、或系統的等效表示法。設計流程9⑻可根據所設計的 表不法類型而有所變化。例如，建立特定應用積體電路(ASIC) 的設計流程不同於設計標準組件的設計流程9〇〇，或不同於 將設計體現成可程式陣列的設計流程9〇〇，可程式陣列例如 Altera® Inc.或Xilinx® inc.提供的可程式閘陣列(pGA)或場 可程式閘陣列(FPGA)。 201110455 圖13圖解多個此類設計結構，其包括較佳是由設計程 序910處理的輸入設計結構920。設計結構920可以是由設 計程序910產生及處理的邏輯模擬設計結構，以產生硬體裝 置之邏輯上等效的功能表示法。設計結構92〇亦可包含或替 代地包含資料及/或程式指令：當由設計程序91〇處理時， 產生硬體裝置貫體結構的功能表示法。無論是代表功能及/ 或結構設計特色，均可使用如由核心開發者/設計者實施的 電^，腦輔助設計(ECAD)產生設計結構92〇。當編碼於機器 可讀資料傳輸、閘陣列或儲存媒體上時，可由設計程序91〇 内的一或多個硬體及/或軟體模組存取及處理設計結構 920，以模擬或在功能上表示電子組件、電路、電子或邏 模組、設備、裝置、或系統，如圖！A_1D、2 …A、5B、6A、6B、7A、7B、8A、8B、^ = 不的。因此’設計結構920可包含餘或其他㈣結構 =類或機ϋ可讀原始碼、編譯結構、及電腦可執行石馬 了構/由设計.或模擬資料處理系統處理時，在功能上模擬 他方式表示硬體邏輯設計的電路或其他層級。此類資 ny包括硬體描述語言(HDL)設計實體或其他資料結 冓;、付合及/或相容於低階HDL設計語言，如憾及 L，及/或相容於高階設計語言，如C或〇+。 以便_較佳是制及併人硬體及/妹體模組， D成、轉澤、或以其他方式處理圖1A_1D、犯、 效物，H @1路/裝置.、或邏輯結構之設計/模擬功能等 設計結構線Γ含有如設計結構920的 苒綠路連接表980可包含例如編譯或以其他方式處 201110455 、控制電路、 ίί他二及電路的連接•連 重新合成-❹a 及數，雜路連接表980 將線路連接文所述的其他設計結構類型，可 以是非揮發性儲存媒體，如磁 記憶體。此外’或替代地，以是其他㈣ 緩衝空間、或電氣或光學傳導裝、 網際網路或其他網路連接的人適封包可經由 在其間儲存。㈣i賴件在处媒體上傳輸且 “ r十程序910包括硬體及倾模組，用於處理各種包括 :泉路連接表980的輸入資料結構類型。此等資料結構類型例 如可駐存在程式庫元件930内且包括—組相元件、電路、 及裝置包括用於特定製造技術(如，不同的技術節點32 nm、45nm、90nm等）的模型、配置及符號表示法。資料结 構類型另外包括設計規格94〇、特徵資料95〇、驗證資& 960_叹。十規則970、及測试資料槽案985 ’測試資料播案包 括輸入測試模式、輸出測試結果、及其他測試資訊。設計程 序910另外包括例如標準機械設計程序，如應力分析、熱分 析'機械事件模擬、製程模擬，用於如鑄造、模製、及模壓 形成等作業。在不脫離本發明範疇及精神下，機械設計的— 般技術者應明白設計程序910中所使用的可能機械設計工 具及應用程式的範圍。設計程序910亦可包括模組用於執行 標準電路設計程序，諸如時序分析、驗證、設計規則檢查、 21 201110455 布局與布線作業等。 編擇__及併人賴及實體設計卫具，如ΗΌι 料(若;用f愈模型建立工具，以連同任何額外機械設計或資 計結所描緣支援資料結構的部分或全部-起處理設 換^壯罢以產生第二設計結構990。設計結構990以交 =:結構之資料所使用的資料格式(如，以IGES、 機械設計mwT、drg、或任何其他儲存或呈現此 程^ϋ之&適格式儲存的資訊)駐存於儲存媒體或可 °類似於設計結構92G ’設計結構99〇較佳是包 1駐案、貧料結構、或其他電腦編碼資料或指令， 二^ #輸或#料儲存媒體及在由ECAD系統處理時， 產生，u_1D、2A_2D、3A_3F、4A 4F、从、犯、从、犯、 的、羅if、8Β、及9所示本發明之—或多個具體實施例 構上功能上等效的形式。在—具體實施例中，設計結 == 可執㈣舰顯模型，其在功能上模 ，圖 ΐΑ-m、2A_2D、3A_3F、4A_4F、5Α、5β、6a、犯、 、7B、8A、8B、及9所示的裝置。 _亦可採用積體電路之配置f料之交換所 使用的貧料格式及/或符號資料格式(如，以gdsii(gd GLil〇ASIS、映射槽案、或任何其他儲存此設計資料結構 =適格式儲存的資訊）。設計結構99〇包含資訊如：符號 貢;:'、、映射檔案、測試資料齡、設計内容财、製造資料、 西己置參數、線路、金屬層級 '介層、形狀、用於在生產線中 遞=的資料、及製造商或其他設計者/開發者需要的任何其 他貧料，以產生上述及圖1A_1D、2A_2D、3a_3f、4a_4f、 22 201110455 5A、5B、6A、6B、7A、7B、8A、8Bj^示的裝置或 結構。設計結構990接著進行至階段"5，发 变叶 行至 =(咏岭發表以進行製造、送㈣ 罩廢、达至另一 a又計廢、送回客戶等。 _已針對特定具體實施繼明本發明，但熟習本技術 明應明白可進行許多替代、修改、及變化。因此， |t θ在涵盍所有落在本發明之範疇及精神及以下申請 專利_⑽此_代、修改、及變化。 【圖式簡單說明】 -且1D、2A_2D、3A_3F、及4A_4F為根據本發明之 赵二例之第—示範*半導體結構的不同視®。具相同 數子符號的圖式對應於相_製造階段。 圖1Α為沿著圖m之平面α_α，的垂直戴面圖。圖m 而^視圖。SUC及叫艮據本發明’為分別沿著圖认之平 -C或D-D之第—示範性半導體結構的垂直截面圖。 圖2Α為洽著圖2Β之平面α_α，的垂直截面圖。圖2Β 視圖。®①及奶根據本發明，為分別沿著圖从之平 C或D-D之第一示範性半導體結構的垂直截面圖。
，3A為沿著圖3B之平面A_A,的垂直截面圖。圖3B 二=著圖3A之平面B-B，的水平截面圖。圖3C及3D為分別 =圖3A之平面C~C’或M)，之第-示範性半導體結構的垂 面圖。圖3E及3F根據本發明，為沿著圖3A之平面 E-E或F_F的水平戴面圖。 23 201110455 圖4A為沿著圖4B之平面A-A'的垂直截面圖。圖4B 為沿著圖4A之平面B-B'的水平截面圖。圖4C及4D為分別 沿著圖4A之平面C-C’或D-D’之第一示範性半導體結構的垂 直截面圖。圖4E及4F根據本發明，為沿著圖4A之平面 E-E'或F-F'的水平截面圖。 圖5A及5B為用於比較模擬結果之參考半導體結構的 視圖。圖5A為沿著圖5B之平面A-A'的垂直截面圖。圖5B 為沿著圖5A之平面B·^的水平截面圖。 圖6A及6B為根據本發明另一具體實施例之第二示範 性半導體結構的視圖。圖6A為沿著圖6B之平面A-A'的垂 直截面圖。圖6B為沿著圖6A之平面B-B’的水平截面圖。 圖7A及7B為根據本發明又另一具體實施例之第三示 範性半導體結構的視圖。圖7A為沿著圖7B之平面A-A'的 垂直截面圖。圖7B為沿著圖7A之平面B-B’的水平截面圖。 圖8A及8B為根據本發明第一示範性半導體結構的視 圖。圖8A為沿著圖8B之平面A-A'的垂直截面圖。圖8B 為沿著圖8A之平面B-B'的水平截面圖。 圖9為圖5A及5B之參考半導體結構、圖6A及6Bi 第二示範性半導體結構、圖7A及7B之第三示範性半導體 結構、及圖8A及8B之第一示範性半導體結構的電路示意 圖。 圖10為針對圖5A及5B、圖6A及6B、圖7A及7B、 以及圖8A及8B中所示結構之電感與信號頻率呈函數關係 的曲線圖。 圖11為針對圖5A及5B、圖6A及6B、圖7A及7B、 24 201110455 以及圖8A及8B中所示結構之電容與信號頻率呈函數關係 的曲線圖。 圖12為針對圖5A及5B、圖6A及6B、圖7A及7B、 以及圖8A及8B中所示結構之每單位長度之相移的曲線圖。 圖13根據本發明，為半導體設計所用設計程序及半導 體結構製造的流程圖。 【主要元件符號說明】 10 基板 12 淺溝渠隔離結構 14 源極及汲極區域 30 閘極介電質 32 閘極導體 34 閘極間隔物 40 第一介電材料層 50 接地金屬平面 52 第一金屬鰭片部分 54 第二金屬鰭片部分 56 第三金屬鰭片部分 58 第四金屬鰭片部分 59 橫向側壁 70、170 金屬傳輸線 80第二介電材料層 82 第三介電材料層 84 第四介電材料層 25 201110455 230輸入節點 232正信號輸入節點 234負接地輸入節點 240輸出節點 242正信號輸出節點 244負接地輸出節點 250電感器 260電容器 270電阻器 26