用于慢相速度的毫米波传输线结构及其操作方法技术

本发明专利技术涉及一种用于慢相速度的毫米波传输线结构及其操作方法。在电介质材料层的叠层中配置接地板和传输线。在所述传输线中，具有第一宽度的第一传输线部分与具有第二宽度的第二传输线部分交替地交织。第二宽度大于第一宽度，由此使得相对于具有固定宽度的传输线增加了传输线的电感。金属鳍可以被配置在电介质材料层的叠层中的传输线和接地板之间。所述金属鳍可以被接地至所述接地板，以增加所述传输线和所述接地板之间的电容。传输线和接地板之间的单位长度电感和电容的增加被有益地用于为通过传输线传送的电磁信号提供减小的相速度。提供了用于传输线结构的设计结构。？

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种半导体结构，具体地涉及一种为例如毫米波的射频信号提供减小的相速度的传输线结构及其设计结构和操作方法。 毫米波是指波长范围为约1mm至约10mm的电磁辐射。毫米波的相应频率范围为 从约30GHz到约300GHz。毫米波的波长范围占据微波的最高频率范围，并且也被称为极高 频(EHF)。毫米波的频率范围是最高的射频频带，频率高于毫米波的电磁辐射被认为是远端 (长端)红外辐射。 由于氧气和水蒸汽，毫米波显示出取决于频率的大气吸收率。在大气中对于氧气 的吸收系数的范围为从约0. OldB/km至约10dB/km，以及在大气中对于水蒸汽的吸收系数 的范围为约0. 03dB/km到约30dB/km。由于大气吸收，与低频射频信号相比，毫米波信号的 强度随着距离下降得更多。 尽管毫米波的衰减特性限制了信号通信的范围，然而随着毫米波的距离的迅速的 信号衰减也允许频率复用。换言之，对于彼此分离足够距离的毫米波信号发射机的子集来 说，毫米波信号发射机阵列可以共享相同的频率范围。因此，使用毫米波用于包括蜂窝电话 应用的短程无线电通信。 由于毫米波的短波长，例如相位调制的毫米波的控制对半导体器件提出了挑战。
技术实现思路
本专利技术提供了一种半导体结构，其包括为电磁信号提供减小的相速度的毫米波传 输线结构及其设计结构和操作方法。 在本专利技术中，在电介质材料层的叠层中配置接地板和传输线。在所述传输线中，具 有第一宽度的第一传输线部分与具有第二宽度的第二传输线部分交替地交织。第二宽度大 于第一宽度，由此使得相对于具有固定宽度的传输线增加了传输线的电感。金属鳍可以被 配置在电介质材料层的叠层中具有较大宽度的传输线部分和接地板之间。金属鳍的纵向方 向垂直于传输线的纵向方向。所述金属鳍可以被接地至所述接地板，以增加所述传输线和 所述接地板之间的电容。传输线和接地板之间的自感和电容的增加被有益地用于为通过传 输线传送的电磁信号提供减小的相速度。 根据本专利技术的一方面，提供了一种结构，包括位于衬底上的至少一个电介质材料 层；金属传输线，嵌入在所述至少一个电介质材料层中并且包括具有第一宽度的第一传输 线部分和具有第二宽度的第二传输线部分，其中第一宽度和第二宽度不同，以及其中第一 传输线部分和第二传输线部分被交替地交织；以及接地金属面，位于所述至少一个电介质 材料层中并且垂直地与所述金属传输线分离。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种操作金属传输线结构的方法。所述方法包括 提供金属传输线结构，所述金属传输线结构包括位于衬底上的至少一个电介质材料层； 金属传输线，嵌入在所述至少一个电介质材料层中并且包括具有第一宽度的第一传输线部 分和具有第二宽度的第二传输线部分，其中第一宽度和第二宽度不同，以及其中第一传输5线部分和第二传输线部分被交替地交织；以及接地金属面，位于所述至少一个电介质材料 层中并且垂直地与所述金属传输线分离；电气地将所述接地金属面接地；以及在金属传输 线的第一端和所述接地金属面两端施加射频(RF)信号。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于传输线结构的设计结构。所述设计结构 包括用于接地板、传输线、和电介质材料层的叠层的数据。在所述传输线中，具有第一宽度 的第一传输线部分与具有第二宽度的第二传输线部分交替地交织。第二宽度大于第一宽 度，由此使得相对于具有固定宽度的传输线增加了传输线的电感。可以在电介质材料层叠 层中的传输线和接地板之间配置金属鳍。金属鳍的纵向方向垂直于传输线的纵向方向。所 述金属鳍可以被接地至所述接地板，以增加所述传输线和所述接地板之间的电容。传输线 和接地板之间的自感和电容的增加被有益地用于为通过传输线传送的电磁信号提供减小 的相速度。所述设计结构允许了如下的传输线结构的设计，所述传输线结构相对于包括具 有恒定宽度的传输线的传输线结构提供了减小的相速度。 根据本专利技术的还一方面，提供了一种用于半导体芯片的设计、制造或者测试设计 的、以机器可读介质实现的设计结构。所述设计结构包括表示至少一个电介质材料层的第 一数据；表示金属传输线的第二数据，所述金属传输线嵌入在所述至少一个电介质材料层 中，并且包括表示具有第一宽度的第一传输线部分的第三数据和表示具有第二宽度的第二 传输线部分的第四数据，其中所述第一宽度和所述第二宽度不同，以及其中所述第一传输 线部分和所述第二传输线部分被交替地交织；以及第五数据，表示接地金属面，所述接地金 属面位于所述至少一个电介质材料层中并且垂直地与所述金属传输线分离。附图说明 图1A-1D、2A-2D、3A-3F、和4A-4F示出了根据本专利技术实施例的第一示例性半导体 结构的各种视图。具有相同数字标记的附图对应于制造的相同阶段。 图1A示出了沿着图1B中的面A-A'的垂直剖视图。图1B示出了俯视图。图1C 和1D示出了分别沿着图1A的面C-C'或者D-D'的根据本专利技术的第一示例性半导体结构 的垂直剖视图。 图2A示出了沿着图2B中的面A-A'的垂直剖视图。图2B示出了俯视图。图2C 和2D示出了分别沿着图2A的面C-C'或者D-D'的根据本专利技术的第一示例性半导体结构 的垂直剖视图。 图3A示出了沿着图3B中的面A-A'的垂直剖视图。图3B示出了沿着图3A中的 面B-B'的水平剖视图。图3C和3D示出了分别沿着图3A的面C-C'或者D-D'的第一示 例性半导体结构的垂直剖视图。图3E和3F示出了根据本专利技术的沿着图3A中的面E-E'或 者F-F'的水平剖视图。 图4A示出了沿着图4B中的面A-A '的垂直剖视图。图4B示出了沿着图4A中的 面B-B'的水平剖视图。图4C和4D示出了分别沿着图4A的面C-C'或者D-D'的第一示 例性半导体结构的垂直剖视图。图4E和4F示出了根据本专利技术的沿着图4A中的面E-E'或 者F-F'的水平剖视图。 图5A和5B示出了出于与模拟结果对比的目的的参考半导体结构的视图。图5A 示出了沿着图5B中的面A-A'的垂直剖视图。图5B示出了沿着图5A中的面B-B'的水平剖视图。 图6A和6B示出了根据本专利技术另一实施例的第二示例性半导体结构的视图。图6A 示出了沿着图6B中的面A-A'的垂直剖视图。图6B示出了沿着图6A中的面B-B'的水平 剖视图。 图7A和7B示出了根据本专利技术的又一实施例的第三示例性半导体结构的视图。图 7A示出了沿着图7B中的面A-A'的垂直剖视图。图7B示出了沿着图7A的面B-B'的水平 剖视图。 图8A和8B示出了根据本专利技术的第一示例性半导体结构的视图。图8A示出了沿 着图8B中的面A-A'的垂直剖视图。图8B示出了沿着图8A中的面B-B'的水平剖视图。 图9示出了用于图5A和5B的参考半导体结构、用于图6A和6B的第二示例性半 导体结构、用于图7A和7B的第三示例性半导体结构以及用于图8A和8B的第一示例性半 导体结构的电路示意图。 图10示出了对于图5A和5B、6A和6B、7A和7B、8A和8B所示的结构的作为信号 频率的函数的电感的曲线图。 图11示出了对于图5A和5B、6A和6B、7A和7B、8A和8B所示的结构的作为信号 频率的函数的电容的曲线图。 图12示出了对于图5A和5B、6A和6B、7A和7B、8A和8B所示的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，包括：位于衬底上的至少一个电介质材料层；嵌入在所述至少一个电介质材料层中的金属传输线，其包括具有第一宽度的第一传输线部分和具有第二宽度的第二传输线部分，其中所述第一宽度不同于所述第二宽度，以及其中所述第一传输线部分和所述第二传输线部分交替地交织；以及接地金属面，其位于所述至少一个电介质材料层中并且垂直地与所述金属传输线分离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王国安，伊萨姆米娜，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]