半導体集積回路における新しい高性能伝送線路技術の研究

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半導体集積回路の高速化の障害となっているチップ内のグローバルクロック配線問題を解決するために、超高速ワイヤレス配線を提案し、実証研究を行なっている。本研究ではワイヤレス配線としてダイポールアンテナを用い、半導体集積回路の主流であるシリコン基板上で発信されたクロック信号は送信アンテナから高周波損失のあるシリコン基板を経て各回路ブロックの受信アンテナで受信することが可能であることを確認している。本年度は抵抗率10Ωcmのシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成し、厚さ1.0μmのアルミニウム薄膜を堆積し、エッチングによって形成したアンテナパターンで以下の実験を行なった。(1)受信アンテナ間に集積回路の金属配線が存在する場合は干渉による減衰が起こるが、配線の長さがアンテナ長の1/4以下であれば干渉は無視できることがわかった。また配線の方向がアンテナからの電波の放射方向に直交する場合は減衰し、放射方向に並行な場合は増幅することがわかった。(2)シリコン基板に高エネルギーのプロトン注入を行なうと、シリコン基板を高抵抗化することができ、アンテナ送受信利得を約20dB上昇することが出来ることがわかった。これからシリコン基板の損失を下げることが重要であることがわかった。(3)シリコン基板の下に低誘電率膜を形成し、基板裏面に金属接地した場合に比べて、アンテナ送受信利得を改善することができた。