[发明专利]用于为集成电路芯片提供电互连的方法和结构

说明书

技术领域

本发明通常涉及在其上附着集成电路芯片的基板，以便在芯片与基板外部的其它电路和系统之间提供互连性。更具体而言，本发明旨在配置减小交叉耦合、降低损耗以及允许较高频率操作的地平面和功率平面导体。更具体而言，本发明旨在配置基本上作为同轴屏蔽装置的导电过孔路径。(“过孔”是基板中的垂直通路，其中的导电材料通过其传输电功率和信号。)还应该注意，本发明对于玻璃陶瓷基板特别有用；然而，本发明的导电配置对于包括聚合物材料的任何绝缘基板材料是可采用的。

背景技术

公知随着电子线路元件的持续缩小，伴随着需要在较高频率处的操作。在这些较高的频率处，物理邻近的导电通路之间的交叉耦合成为了较大的问题。预期芯片到芯片的互连将需要数据速率每年增加一吉比特。为达到该目标需要进一步改善封装的第一和第二层中的封装结构以支持先进的电路设计。这意味着相对于现有设计，应该减小互连系统的损耗和耦合噪声特性。对于玻璃陶瓷MCM(多芯片模块)，信号线路的损耗基本上为零。然而，为了支持更高的数据速率，这使得耦合噪声的贡献更加显著。在2005年4月11日发行的EE Times中强调了该问题的严重性。

发明内容

在本发明中，通过向路径(也就是，向导电通路)增加EM(电磁的)屏蔽减小信号密度来控制x、y和z互连的耦合噪声。在本发明中采用可制造的测地(geodetic)方法作为问题的解决方案。本发明的结构将垂直和x-y平面互连的耦合噪声相互作用减小到原来的1/4至1/6，同时最小化了布线能力(wirability)问题。

这里提出的解决方案建立了用于垂直信号互连的虚拟同轴(也就是，同轴导体)装置，并且通过这样做，允许它们以高于现有技术两到三倍的数据速率操作。

本发明的中心方面是通过使用菱形而实现的等边三角形的测地结构代替当前用于玻璃陶瓷基板模块的功率源平面的通常的正交栅格阵列，以便不增加制造复杂性。这些图形的特定的间隔允许它们的结构在陶瓷技术的常规接地规则内。在不同平面中的菱形图形的位移最小化了布线密度的损耗，同时它将耦合噪声减小到原来的1/4。此外，计算结果表明所述提出的结构将平均互连延迟减小了16.6％。

根据本发明的一个方面，一种用于提供用于集成电路芯片的电互连的结构包括绝缘基板，其中在所述基板内的至少一个导电层(称为地层)具有以基本上菱形的图形相互交叉的两组平行的导体。除了以镜像图形之外，以基本上相同的方法构图所述基板内的第二导电层。但是，它也具有基本上菱形的图形。相对于所述第一层水平地位移所述第二层。在所述地平面与功率平面层之间设置一个或两个信号层。

此外，应注意虽然这里的描述集中在仅仅存在三或四层的情况，但在实践中这样的基板包括数十层，对于这里所涵盖的各种基板具有30层是典型的。当参考“垂直”方向时，应该理解这是涉及从基板中的一个导电平面到另一导电平面的方向的相对的术语。还应理解，虽然随较厚的玻璃或玻璃陶瓷基板使用本发明最佳的，但可将获得的优点同样施加到聚合物基板。

通过本发明的技术理解额外的特征和优点。本发明的其它实施例和方面在这里被详细地描述并且被考虑为是要求权利的发明的一部分。

本发明的各种实施例所满足的一系列希望的目标的陈述并不意味着暗指或暗示在本发明的最概括的实施例中或在任何的其更具体的实施例中任何或所有的这些目标独立或整体地出现作为必要特征。

附图说明

在说明书的最后的部分中具体指出了并清楚地声明了认为是本发明的主题。然而，关于实践的组织和方法，与其进一步的目标和优点一起，通过结合附图参考下列描述可以最好地理解本发明。

图1是用于基板中的导电功率平面中的一个的希望的栅格结构的顶视图，其中集成电路芯片被附着到基板；

图2是与图1相似的视图，但现在示出了在希望的栅格结构之间如地平面与功率平面之间的关系；

图3是与图2相似的视图，除了信号线路现在位于并被包括在图2中示出的功率平面之间的两个平面中；

图4是与图3相似的视图，但现在示例了导电结构的出现，所述导电结构用于为来自封装结构的底或顶的信号通路提供虚拟同轴平面配置；

图5是视图，其以放大的形式示出了希望的同轴屏蔽结构的一部分以示范用于地和电源电压平面的垂直功率互连的设置；

图6是与图2相似的视图，但是其更具体地示例了尺寸参数作为技术参数尺寸a的函数的栅格线路；