TW459322B - Structure for metal signal transmission line - Google Patents

Description

本發明係有關於一種應用於高頻的（high frequenev) 積體電路半導體裝置，特別是有關於一種半導體裝置之訊 號傳輸導線（signal transmission line)，能夠降低傳輸 向頻訊號（high-frequency signals)時的損失（i〇ss)或遞 減（degradation)。 以下利用第1圖所示的訊號傳輸金屬線的構造剖面 圖，以說明習知技術之一。 如第1圖所示’符號1 〇代表例如單晶石夕構成之半導體 基底’半導體基底1〇表面形成有以閘極、源極/汲極 12、14與閘極氧化層16構成的金氧半電晶體（metal QXide semiconductor transistor ;M0S transistor)。上述金 氧半電晶體的上方形成有介電層2〇。

第1圖之符號2 2代表第一訊號傳輪線，為了傳輸 lOgiga Hz以上的高頻訊號，業者在完成積體電路後’由 半導體基底10的背面研磨，使半導體基底1〇的厚度減少至 250 /zm左右，然後在半導體基底1〇的背面形成一訊號傳輸 板26，以當作訊號傳輸的底平面（gr〇und piane)，使得訊 號傳輸板26與上述訊號傳輸線22之間形成電磁輕合 D (electro-magnetic coupling)，以便高頻訊號的輸入 (input)與輸出（output)。 然而，半導體基底1 0係由摻有p型離子的單晶石夕材料 構成’由於半導體基底1 0導電特性及厚度的關係，使得高 頻訊號在傳輸過程之中發生訊號損失或遞減。 有鑑於此’本發明的目的在於提供一種訊號傳輸金屬

05 03-5 62 5TW" [Kd /1 λ2 2 _ 五、發明說明（2) 線構造，能夠降低傳輸尚頻訊號時的損失或遞減。 根據上述目的，本發明提供一種訊號傳輸金屬線構 造’適用於形成有金氧半電晶體之半導體基底，包括：一 金屬板，絕緣地形成於上述半導體基底上方，以當作訊號 傳輸底平面（ground plane); —介電層，設置於上述金屬 板的表面；一金屬線，設置於相對於上述金屬板相對位置 之上述介電層表面’用以與上述金屬板構成電磁耦合。 上述訊號傳輸金屬線構造之中，該金屬線係定義頂部 金屬層（top metal)而形成。 上述訊號傳輸金屬線構造之中，該金屬板與該半導體 基底之間可以更包括互相絕緣的複數層微細金屬線。 一上述訊號傳輸金屬線構造之_，該介電層可以由低介 電常數（k-3·5)的聚醯亞胺（p〇iyimide)材料構成，其厚度 大約為8~40 /zm。也可以由聚醯亞胺材料（上層）與氮化矽 (S is \ )及二氧化矽材料（下層）堆疊構成。 上述訊號傳輸金屬線構造之中，該金屬板可以是鋁鋼 金屬板或銅金屬板。 上述訊號傳輸金屬線構造之中，該金屬線可以由金 (Au)、銅（Cu)、或是鉑（pt)構成。 由於在欲形成訊號傳輸線的區域全面性地形成金屬 板’以當作底平面（ground plane) ’然後再形成8〜4〇 um 的低介電常數的聚醯亞胺，使得與設置於上述金屬板相對 位置的金屬線構成電磁輕合。如此’能夠降低傳輸高頻訊 號時的損失或遞減。 ^

0303-5625TW?-p:d ^ Q 32 2__ 五、發明說明（3) 為了讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下： 圖式之簡單說明： 第1圖係根據習知技術，適用於形成有金氧半電晶體 之半導體基底之訊號傳輸金屬線構造剖面圖。 第2圖係根據本發明實施例，適用於形成有金氧半電 晶體之半導體基底之訊號傳輸金屬線構造剖面圖。 符號之說明 10、100〜半導體基底。 12、120、14、140 ~ 源極/ 汲極。 1 6、1 6 0〜閘極氧化層。 18、180〜間極。 20、24、200、240、260、280、300、DL〜介電層。 3 2 0〜頂部金屬層構成之金屬板。 340〜二氧化矽層。 360、380~聚亞醯胺材料層。 EM〜電磁耦合。 MS〜微細金屬導線帶。 2 6、4 0 0〜訊號傳輸金屬線。 42 0〜金屬連接片。 實施例 以下利用第2圖所示的訊號傳輸金屬線剖面圖，以說 明根據本發明之較佳實施例。

0503-5625TWF-Pid 第6頁 4 5 9 32 2. 五、發明說明（4) 如第2圖所示，符號1 00代表例如單晶矽構成之半導體 基底’半導體基底1 0 〇表面形成有以閘極1 6 0、源極/汲極 1 2 0、1 4 0與閘極氧化層1 6 0構成的金氧半電晶體。 成上述金乳半電晶體之後’必須形成彼此絕緣設置 的複數個微細導線帶MS(micro-strip line)，以連繫各個 電路。上述複數個微細導線帶MS之間具有介電層240、 2 6 0、280、3 0 0，使微細導線帶MS絕緣地分佈於不同層 級。形成頂部金屬層（top metal)的同時，於欲形成訊號 傳輸金屬線的相對位置，定義一例如由紹銅合金或銅金屬 構成的金屬板320 ’以當作訊號傳輸底平面（ground plane for transmission line) ° 接著’頂部金屬層構成的金屬板3 2 〇表面形成有一利 用低介電常數（low dielectric constant)材料構成的介 電層DL，本實施例採用二氧化矽材料3 4 〇、氮化矽 (Si3N4)350以及低介電常數之聚醯亞胺（polyimide)材料 360以當作訊號傳輸底平面（ground plane)上方的介電層 DL °其中聚醯亞胺360的厚度大約介於8〜40 //m之間。 付號400表不用來傳輸sfl號的金屬線（transinissiori metal line) ’其設置於上述金屬板3 2 0相對位置之介電層 DL表面，而與上述金屬板320構成電磁輕合 EM(electromagnetic coupling)現象 〇 金屬線40 0 例如由 導電特性極佳的金、勒、或是銅金屬構成。 符號3 8 0是由聚醯亞胺構成絕緣保護層，形成於訊號 傳.輸金屬線4 0 0的表面。另外，符號4 〇 0為接合用的金屬

〇503-562iTWF-ptd 第7頁 ^6 9 32-2— — _ 五、發明說明（5) ~ ~ -- 球，金屬球440與訊號傳輸金屬線4〇〇之間以金 420電性連繫著。 镯逑接月 發明特徵及功效 由於在4开^成訊號傳輸線的區域全面性地形成金屬 板乂_作底平面，然後再形成大約8〜40 um低介電常數 =亞胺，使得與設置於上述金屬板相對位置的金屬線 構成電磁耦合。如此，能夠降低傳輸高頻訊號時的損 4择-法 、八4 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用r 限定本發明，任何熟習此項技藝者’在不脫離本發明之^ 神和範圍内，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護鬥 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (1)

1. pA5^9 32 2____ &'申請專利範圍 1. 一種訊號傳輸金屬線構造，適用於形成有金氧半電 晶體之半導體基底，包括： 一金屬板，絕緣地形成於上述半導體基底上方，以當 作訊號傳輸底平面（ground plane); ~介電層，設置於上述金屬板的表面； 一金屬線’設置於相對於上述金屬板相對位置之上述 介電層表面，用以與上述金屬板構成電磁耦合。 2. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸金屬線構 造’其中該金屬線係定義頂部金屬層（top metal)而形 成。 3. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸金屬線構 其中3亥金屬板與該半導體基底之間更包括互相絕緣的 複數層微細金屬線。 4. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸金屬線構 4 ’其中該介電層係由聚醯亞胺（p〇lyimide)材料構成。 5. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸金屬線構 造’其中該介電層係由聚醯亞胺材料與氮化矽及二 材料堆疊構成。 ~ ^ 6. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸金屬線構 造’其中該金屬板係鋁銅金屬板。 7. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸金屬線構 造，其中該金屬板係銅金屬板。 8. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輪金屬線構 造’其中該金屬線係由金（Au)構成。

   05 03-5 62 5TWj 第9頁 459322 六、申請專利範圍 造 9. 如申請專利範圍第丨項所述之訊號傳輸金屬線 其中該金屬線係由銅（Cu )構成》 專 造 10. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸金屬 其中S亥金屬線係由銘（p t )構成。 "舞 11· 一種訊號傳輸金屬線構造，適用於形成 電晶體之半導體基底，包括： 、氧半 以當 一金屬板’絕緣地形成於上述半導體基底上 作訊號傳輸底平面（grounci plane); 料堆:係由聚醯亞胺材料與氮化料：氧化石夕材 化石夕ΐ間4，亚該金屬板嵌於該聚醯亞胺材料以及氡 人電:ί!線’設置於相對於上述金屬板相對位置之上述 "電層表面，用以與上述金屬板構成電磁耦合。