(57)【要約】【課題】多層高周波伝送線路からの放射損失を低減する。【解決手段】多層高周波伝送線路は、第１グランド層１および第２グランド層２と、第１グランド層１と第２グランド層２の間を埋める絶縁層３と、絶縁層３に埋め込まれて第１グランド層１と第２グランド層２を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラー４からなる第１層間接続ピラー群１１と、絶縁層３に埋め込まれて第１グランド層１と第２グランド層２を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラー４からなる第２層間接続ピラー群１２と、絶縁層３に埋め込まれて第１層間接続ピラー群１１と第２層間接続ピラー群１２の間に存在するシグナル層５とを備える。【選択図】図１
2014120710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１グランド層および第２グランド層と、
前記第１グランド層と前記第２グランド層の間を埋める絶縁層と、
前記絶縁層に埋め込まれて前記第１グランド層と前記第２グランド層を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラーからなる第１層間接続ピラー群と、
前記絶縁層に埋め込まれて前記第１グランド層と前記第２グランド層を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラーからなる第２層間接続ピラー群と、
前記絶縁層に埋め込まれて前記第１層間接続ピラー群と前記第２層間接続ピラー群の間に存在するシグナル層と
を備えることを特徴とする多層高周波伝送線路。
【請求項２】
第３グランド層と、
前記第２グランド層と前記第３グランド層の間を埋める第２絶縁層と、
前記第２絶縁層に埋め込まれて前記第２グランド層と前記第３グランド層を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラーからなる第３層間接続ピラー群と、
前記第２絶縁層に埋め込まれて前記第２グランド層と前記第３グランド層を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラーからなる第４層間接続ピラー群と、
前記第２絶縁層に埋め込まれて前記第３層間接続ピラー群と前記第４層間接続ピラー群の間に存在する第２シグナル層と
を備えることを特徴とする請求項１記載の多層高周波伝送線路。
【請求項３】
第１グランド層および第２グランド層と、
前記第１グランド層と前記第２グランド層の間を埋める絶縁層と、
前記絶縁層に埋め込まれて前記第１グランド層と前記第２グランド層を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラーからなる第１層間接続ピラー群と、
前記絶縁層に埋め込まれて前記第１グランド層と前記第２グランド層を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラーからなる第２層間接続ピラー群と
を備えることを特徴とする多層高周波伝送線路。
【請求項４】
前記第１グランド層、前記第２グランド層、前記第３グランド層の少なくともいずれかが肉抜きされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の多層高周波伝送線路。
【請求項５】
請求項１記載の多層高周波伝送線路の製造方法であって、
半導体基板の表面に前記第１グランド層を形成する工程と、
前記第１グランド層の表面に前記絶縁層の一部をなす第１層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第１層間絶縁膜に前記層間接続ピラーの一部をなす第１ピラー部分を埋め込むためのスルーホールを形成する工程と、
前記スルーホールに前記第１ピラー部分を埋め込む工程と、
前記第１層間絶縁膜の表面に前記シグナル層を形成する工程と、
前記第１層間絶縁膜と前記シグナル層の表面に前記絶縁層の一部をなす第２層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第２層間絶縁膜に前記層間接続ピラーの一部をなす第２ピラー部分を埋め込むためのスルーホールを形成する工程と、
前記スルーホールに前記第２ピラー部分を埋め込む工程と、
前記第２層間絶縁膜と前記第２ピラー部分の表面に前記第２グランド層を形成する工程と
を含むことを特徴とする多層高周波伝送線路の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載の多層高周波伝送線路の製造方法であって、
半導体基板の表面に前記第１グランド層を形成する工程と、
前記第１グランド層の表面に前記絶縁層の一部をなす第１層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第１層間絶縁膜の表面に前記シグナル層を形成する工程と、
前記第１層間絶縁膜と前記シグナル層の表面に前記絶縁層の一部をなす第２層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第１層間絶縁膜と前記第２層間絶縁膜からなる前記絶縁層に前記層間接続ピラーを埋め込むためのスルーホールを形成する工程と、
前記スルーホールに前記層間接続ピラーを埋め込む工程と、
前記第２層間絶縁膜と前記層間接続ピラーの表面に前記第２グランド層を形成する工程と
を含むことを特徴とする多層高周波伝送線路の製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の多層高周波伝送線路の製造方法であって、
前記絶縁層の一部をなす半導体基板の表面に前記シグナル層を形成する工程と、
前記半導体基板と前記シグナル層の表面に前記絶縁層の一部をなす層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜に前記層間接続ピラーの一部をなす第１ピラー部分を埋め込むためのスルーホールを形成する工程と、
前記スルーホールに前記第１ピラー部分を埋め込む工程と、
前記層間絶縁膜と前記第１ピラー部分の表面に前記第２グランド層を形成する工程と、
前記半導体基板に前記層間接続ピラーの一部をなす第２ピラー部分を埋め込むためのヴィアを形成する工程と、
前記ヴィアに前記第２ピラー部分を埋め込む工程と、
前記半導体基板と前記第２ピラー部分の表面に前記第１グランド層を形成する工程と
を含むことを特徴とする多層高周波伝送線路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層高周波伝送線路およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、テラヘルツ（THz）オーダーの高周波を用いて高速通信を行うミリ波通信技術のように、従来よりも高周波帯の電磁波を用いた通信への応用が視野に入ってきている。中でもモノリシックミリ波/マイクロ波集積回路（MMIC）は高周波信号の複雑な処理を担う該通信システムの心臓部であり、MMICの高性能化は最も重要な課題の一つである。
【０００３】
一般にMMICは高速でのスイッチング動作や増幅動作をおこなう能動素子と、高周波信号の伝搬や位相制御をおこなう受動素子との組み合わせで構成される。受動素子の場合は能動素子よりも高周波信号の伝搬距離が長く、特に高周波信号の伝搬を担う伝送線路素子においては高周波信号の伝送損失低減が重要である。
【０００４】
従来の伝送線路においては例えば図１０（特許文献１の図１２（ｂ））のような多層配線を用いて高周波信号を伝播させる。該発明は多層配線に中空構造405を形成することによって寄生容量を低減させることが主目的であるが、このような多層配線構造の高周波応用において、伝送損失低減を実現しながら製造コストをいかに抑えるかが、ミリ波/マイクロ波通信技術にとって大きな技術的ポイントとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７７６７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら高周波帯の通信応用に関して、特許文献１のような従来の伝送線路では以下の３点が課題となっている。
【０００７】
課題１（損失増）：図に示すような従来の伝送線路では、伝播信号の高周波化が進展した場合の放射を抑えることができない。THz領域の高周波信号においては放射損失が大きくなるため、MMIC全体の損失増加につながる恐れがある。
【０００８】
課題２（大型化）：また、高周波信号の放射が大きいために、近接する伝送線路間で相互干渉が生じ、伝送線路間のアイソレーション特性が大幅に悪化する。結果MMICの性能を低下させるが、アイソレーション特性を改善するためには線路間隔を離さなければならず、逆にMMICの大型化につながる。したがって小型・高機能化を同時に満たすことは困難となる。
【０００９】
課題３（コスト増）：MMICに集積される伝送線路には貴金属を多く用いる場合が多く、伝送線路に供する金属の多用は高コスト化につながる。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、放射損失を低減できる多層高周波伝送線路およびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
また、好ましくは、多層高周波伝送線路の小型化および金属使用量の低減を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、第１の本発明に係る多層高周波伝送線路は、第１グランド層および第２グランド層と、前記第１グランド層と前記第２グランド層の間を埋める絶縁層と、前記絶縁層に埋め込まれて前記第１グランド層と前記第２グランド層を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラーからなる第１層間接続ピラー群と、前記絶縁層に埋め込まれて前記第１グランド層と前記第２グランド層を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラーからなる第２層間接続ピラー群と、前記絶縁層に埋め込まれて前記第１層間接続ピラー群と前記第２層間接続ピラー群の間に存在するシグナル層とを備えることを特徴とする。
【００１３】
例えば、前記多層高周波伝送線路は、第３グランド層と、前記第２グランド層と前記第３グランド層の間を埋める第２絶縁層と、前記第２絶縁層に埋め込まれて前記第２グランド層と前記第３グランド層を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラーからなる第３層間接続ピラー群と、前記第２絶縁層に埋め込まれて前記第２グランド層と前記第３グランド層を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラーからなる第４層間接続ピラー群と、前記第２絶縁層に埋め込まれて前記第３層間接続ピラー群と前記第４層間接続ピラー群の間に存在する第２シグナル層とを備える。
【００１４】
第２の本発明に係る多層高周波伝送線路は、第１グランド層および第２グランド層と、
前記第１グランド層と前記第２グランド層の間を埋める絶縁層と、前記絶縁層に埋め込まれて前記第１グランド層と前記第２グランド層を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラーからなる第１層間接続ピラー群と、前記絶縁層に埋め込まれて前記第１グランド層と前記第２グランド層を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラーからなる第２層間接続ピラー群とを備えることを特徴とする。
【００１５】
例えば、第１の本発明または第２の本発明において、前記第１グランド層、前記第２グランド層、前記第３グランド層の少なくともいずれかが肉抜きされている。
【００１６】
第３の本発明に係る本発明は、第１の本発明に係る多層高周波伝送線路の製造方法であって、半導体基板の表面に前記第１グランド層を形成する工程と、前記第１グランド層の表面に前記絶縁層の一部をなす第１層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１層間絶縁膜に前記層間接続ピラーの一部をなす第１ピラー部分を埋め込むためのスルーホールを形成する工程と、前記スルーホールに前記第１ピラー部分を埋め込む工程と、前記第１層間絶縁膜の表面に前記シグナル層を形成する工程と、前記第１層間絶縁膜と前記シグナル層の表面に前記絶縁層の一部をなす第２層間絶縁膜を形成する工程と、前記第２層間絶縁膜に前記層間接続ピラーの一部をなす第２ピラー部分を埋め込むためのスルーホールを形成する工程と、前記スルーホールに前記第２ピラー部分を埋め込む工程と、前記第２層間絶縁膜と前記第２ピラー部分の表面に前記第２グランド層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
第４の本発明に係る本発明は、第１の本発明に係る多層高周波伝送線路の製造方法であって、半導体基板の表面に前記第１グランド層を形成する工程と、前記第１グランド層の表面に前記絶縁層の一部をなす第１層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１層間絶縁膜の表面に前記シグナル層を形成する工程と、前記第１層間絶縁膜と前記シグナル層の表面に前記絶縁層の一部をなす第２層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１層間絶縁膜と前記第２層間絶縁膜からなる前記絶縁層に前記層間接続ピラーを埋め込むためのスルーホールを形成する工程と、前記スルーホールに前記層間接続ピラーを埋め込む工程と、前記第２層間絶縁膜と前記層間接続ピラーの表面に前記第２グランド層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１８】
第５の本発明に係る本発明は、第１の本発明に係る多層高周波伝送線路の製造方法であって、前記絶縁層の一部をなす半導体基板の表面に前記シグナル層を形成する工程と、前記半導体基板と前記シグナル層の表面に前記絶縁層の一部をなす層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜に前記層間接続ピラーの一部をなす第１ピラー部分を埋め込むためのスルーホールを形成する工程と、前記スルーホールに前記第１ピラー部分を埋め込む工程と、前記層間絶縁膜と前記第１ピラー部分の表面に前記第２グランド層を形成する工程と、前記半導体基板に前記層間接続ピラーの一部をなす第２ピラー部分を埋め込むためのヴィアを形成する工程と、前記ヴィアに前記第２ピラー部分を埋め込む工程と、前記半導体基板と前記第２ピラー部分の表面に前記第１グランド層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る多層高周波伝送線路およびその製造方法によれば、多層高周波伝送線路からの放射損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態に係る多層高周波伝送線路を示す図である。
【図２】第２の実施の形態に係る多層高周波伝送線路を示す図である。
【図３】第３の実施の形態に係る多層高周波伝送線路を示す図である。
【図４】第４の実施の形態に係る多層高周波伝送線路を示す図である。
【図５】第５の実施の形態に係る多層高周波伝送線路を示す図である。
【図６】第６の実施の形態に係る多層高周波伝送線路を示す図である。
【図７】図１に示す多層高周波伝送線路の製造方法の一例を示す図である。
【図８】図１に示す多層高周波伝送線路の製造方法の別な一例を示す図である。
【図９】図５に示す多層高周波伝送線路の製造方法の一例を示す図である。
【図１０】従来の伝送線路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、第１の実施の形態に係る多層高周波伝送線路を示す図である。図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は断面図である。
【００２３】
多層高周波伝送線路は、第１グランド層１および第２グランド層２と、第１グランド層１と第２グランド層２の間を埋める絶縁層３と、絶縁層３に埋め込まれて第１グランド層１と第２グランド層２を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラー４からなる第１層間接続ピラー群１１と、絶縁層３に埋め込まれて第１グランド層１と第２グランド層２を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラー４からなる第２層間接続ピラー群１２と、絶縁層３に埋め込まれて第１層間接続ピラー群１１と第２層間接続ピラー群１２の間に存在するシグナル層５とを備える。
【００２４】
多層高周波伝送線路の基礎となる半導体基板（図１では省略）には、Si, InP, GaAs, GaN, SiCなどが用いられる。
【００２５】
絶縁層３は、ここでは、第１グランド層１と第２グランド層２を電気的に分離するための層間絶縁膜であり、例えばポリイミド、ベンゾシクロブテンなどの有機樹脂や、酸化シリコン、窒化シリコンなどの無機系絶縁膜で形成される。
【００２６】
第１グランド層１、第２グランド層２およびシグナル層５は、例えばAu, Ag, Cu, Alなどの高い導電率を有する金属で形成される。
【００２７】
絶縁層３、第１グランド層１、第２グランド層２およびシグナル層５は、いずれも低誘電正接、かつエッチング可能な材料で形成される。シグナル層５は、高周波信号を伝搬させる層である。
【００２８】
第１グランド層１、第２グランド層２は、対地と同電位にされる。よって、第１グランド層１と第２グランド層２を電気的に接続する層間接続ピラー４も対地と同電位になる。その結果、層間接続ピラー４は、外部への信号の放射を防止し、放射損失を低減できる。
【００２９】
隣接する層間接続ピラー４の表面どうしの間隔をシグナル層５を流れる高周波信号の実効波長よりも小さくすれば、放射防止の効果が極めて高く、好ましい。
【００３０】
絶縁層３（層間絶縁膜）に比誘電率2.7のベンゾシクロブテンを用いた場合には、100GHzの高周波信号の実効波長は約1100μm、300GHzの高周波信号の実効波長は約370μmである。この場合、層間接続ピラー４の間隔を1100μm、370μmの1/10以下、つまり、110μm以下, 37μm以下にすれば、良好な遮へい効果が得られる。
【００３１】
層間接続ピラー４の直径を絶縁層３の厚さ程度とすれば、サイドエッチング効果を考えても設計値通りのサイズを有する層間接続ピラー４を形成できる。このような、層間接続ピラー４に使用される貴金属の量は少なく、コスト減に寄与する。
【００３２】
多層高周波伝送線路の各部寸法は、シグナル層５を伝搬する高周波信号の周波数、及び所望の線路特性インピーダンスで決まる。
【００３３】
特に、第１グランド層１とシグナル層５の間の絶縁層３の厚さｄ１と、第２グランド層２とシグナル層５の間の絶縁層３の厚さｄ２とが、シグナル層５と層間接続ピラー４の間隔と同程度なら、各部寸法は、同軸構造におけるインピーダンス計算、つまり近似的な計算で決められる。
【００３４】
例えば、典型例として、第１グランド層１、第２グランド層２、シグナル層５にAuやCu, Alなどの一般的な配線材料を用い、絶縁層３には、厚膜形成可能なベンゾシクロブテン（比誘電率 2.7）を用い、厚さｄ１、ｄ２を１とした場合のシグナル層５の厚さと、シグナル層５と層間接続ピラー４の間隔を０．５程度にすれば、５０オーム整合させることができる。多層配線の平坦性を確保できるように、第１グランド層１、第２グランド層２の厚さは０．５以下とするのが好ましい。なお、後述のように第１グランド層１などを平坦化する場合はこの限りではない。
【００３５】
図２は、第２の実施の形態に係る多層高周波伝送線路を示す図（斜視図）である。
【００３６】
多層高周波伝送線路は、図１のものに比べ、さらに、第３グランド層６と、第２グランド層２と第３グランド層６の間を埋める第２絶縁層７と、第２絶縁層７に埋め込まれて第２グランド層２と第３グランド層６を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラー４からなる第３層間接続ピラー群１３と、第２絶縁層７に埋め込まれて第２グランド層２と第３グランド層６を電気的に接続し且つ互いに離間する複数の層間接続ピラー４からなる第４層間接続ピラー群１４と、第２絶縁層７に埋め込まれて第３層間接続ピラー群１３と第４層間接続ピラー群１４の間に存在する第２シグナル層８とを備える。
【００３７】
第２シグナル層８には、例えば、シグナル層５を伝播する信号とは別の信号が伝播する。第３層間接続ピラー群１３、第４層間接続ピラー群１４は、第１層間接続ピラー群１１等と同様の働きにより、放射損失を低減する。
【００３８】
また、シグナル層５と第２シグナル層８の間には、第２グランド層２があるので、信号同士の干渉を防止でき、アイソレーション特性が向上する。  
しかも、設置面積は、図１の多層高周波伝送線路のものと同じである。
【００３９】
つまり、第２の実施の形態の多層高周波伝送線路は、放射損失を低減し、信号の干渉を防止しつつ、小型化に寄与する。
【００４０】
図３は、第３の実施の形態に係る多層高周波伝送線路を示す図（斜視図）である。
【００４１】
多層高周波伝送線路は、図１の多層高周波伝送線路に比べ、第１グランド層１と第２グランド層２が肉抜きされている。よって、第１グランド層１と第２グランド層２に使用される金属の量を低減できる。
【００４２】
つまり、第３の実施の形態の多層高周波伝送線路は、放射損失を低減しつつ、金属使用量の低減に寄与する。
【００４３】
なお、図３のように、第１グランド層１等を縞状に肉抜きした場合、第１グランド層１等のない縞の幅Ｇは、層間接続ピラー４の間隔等と同様に、実効波長の1/10以下にするのが好ましい。後述の第４の実施の形態でも同様である。
【００４４】
図４は、第４の実施の形態に係る多層高周波伝送線路を示す図（斜視図）である。
【００４５】
多層高周波伝送線路は、図２の多層高周波伝送線路に比べ、第１グランド層１と第２グランド層２と第３グランド層６が肉抜きされている。よって、第１グランド層１と第２グランド層２に使用される金属の量を低減できる。
【００４６】
つまり、第４の実施の形態の多層高周波伝送線路は、放射損失を低減し、信号の干渉を防止でき、小型であり、金属使用量の低減に寄与する。
【００４７】
図５は、第５の実施の形態に係る多層高周波伝送線路を示す図（斜視図）である。
【００４８】
多層高周波伝送線路は、図１の多層高周波伝送線路に比べ、絶縁層３が、半導体基板３１と層間絶縁膜３２で構成されている。また、層間接続ピラー４は、第１ピラー部分４２１と第２ピラー部分４２２から構成される。半導体基板３１は、絶縁性を有するので、絶縁層３を構成することができる。よって、図１の多層高周波伝送線路と同様に効果が得られる。
【００４９】
図６は、第６の実施の形態に係る多層高周波伝送線路を示す図（斜視図）である。
【００５０】
多層高周波伝送線路は、図１の多層高周波伝送線路に比べ、シグナル層５を省略したものであり、すなわち、導波管である。シグナル層５を省略した場合、寸法が所定の条件を満たせば、多層高周波伝送線路は導波管として、信号を伝播することができる。
【００５１】
図７は、図１に示す多層高周波伝送線路の製造方法の一例を示す図である。
【００５２】
図７（ａ）の工程：半導体基板１０の表面に第１グランド層１を形成する。
【００５３】
ここでは、第１グランド層１を真空蒸着法、スパッタリング法、電界めっき法などによってパタンニングして形成する。具体的には、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜をパタンニングし、このパタンを反映する形で金属の第１グランド層１が形成される。第１グランド層１の厚さが1μm以下の比較的薄い場合には真空蒸着法、スパッタリング法などを用いればよいし、1μmを超える厚い場合には電界めっき法などを用いればよい。
【００５４】
なお、図３の多層高周波伝送線路のように、第１グランド層１を肉抜きする場合は、肉抜き後の第１グランド層１の形状にあわせた形状のレジスト膜をパタンニングすればよい。
【００５５】
また、第１グランド層１を化学的機械研磨法や機械的研削によって平坦化する工程を加えてもよい。
【００５６】
第１グランド層１が平坦でないと、シグナル層５に接触しないように、絶縁層３の一部をなす第１層間絶縁膜３０１（後述する）を厚くする必要があるが、平坦化すれば、第１層間絶縁膜３０１を薄くしてもシグナル層５に接触せず、よって、第１層間絶縁膜３０１を薄くできる。
【００５７】
また、第１グランド層１が平坦でないと、それを反映して第１層間絶縁膜３０１が歪むので、このような歪みを防止できる。
【００５８】
これは、第２グランド層２についても同様である。また、さらにグランド層を設ける場合でも同様である。
【００５９】
図７（ｂ）の工程：次に、第１グランド層１の表面に絶縁層３の一部をなす第１層間絶縁膜３０１を形成する。
【００６０】
第１層間絶縁膜３０１は、例えば、ポリイミドやベンゾシクロブテン等の有機樹脂を用いる場合は、スピンコート法や液相プラズマCVD法などで形成する。酸化シリコン、窒化シリコンおよびそれに類する無機系絶縁膜の場合は、スパッタリング法、熱CVD法、プラズマCVD法を用いる。なお、材料本来の誘電率・誘電正接をもつ良好な第１層間絶縁膜３０１が形成できなら、いかなるプロセスを用いてもよい。
【００６１】
図７（ｃ）の工程：次に、第１層間絶縁膜３０１に層間接続ピラー４の一部をなす第１ピラー部分４２１を埋め込むためのスルーホール４１１を形成する。
【００６２】
例えば、ポリイミドやベンゾシクロブテン等の有機樹脂を第１層間絶縁膜３０１に用いた場合には、酸素添加のドライエッチング法を用い、酸化シリコン、窒化シリコンおよびそれに類する無機系絶縁膜の場合にはSF6, CF4, C2F6などのフロン系ガスを用いた反応性ドライエッチング法を用いれば、側壁残さのない良好なスルーホール４１１を形成できる。スルーホール４１１の径を特に小さくしたい場合には、エッチング室の圧力を1 Pa以下に下げればよい。また、誘導結合プラズマを用いた反応性ドライエッチングを用いる場合には、バイアスのパワーを高めに設定すればよい。例えばアンテナパワーは500 W以上、バイアスパワーは50 W以上とすれば特に良好なエッチング面が得られる。
【００６３】
図７（ｄ）の工程：次に、スルーホール４１１に第１ピラー部分４２１を埋め込む。
【００６４】
具体的には、第１ピラー部分４２１の金属材料をスルーホール４１１に充填する。金属材料の種類は第１グランド層１などに用いるものでもよいし、別の種類の金属でもよい。スルーホール４１１が第１層間絶縁膜３０１の厚さに以上に深い場合には電界めっき法を用いるのが望ましいが、スルーホール４１１内にボイド等がなく金属を充てんすることができる場合にはスパッタリング法や真空蒸着法を用いてもよい。この場合、特に反応室の圧力を低めに設定すれば、良好な金属の充填が実現される。例えば10-2以下程度である。また、スルーホール４１１の径が層間絶縁膜の厚さに対して2倍以上大きい場合には、第１ピラー部分４２１として、側壁のみに金属膜を形成してもよい。
【００６５】
図７（ｅ）の工程：次に、第１層間絶縁膜３０１の表面にシグナル層５を形成する。
【００６６】
シグナル層５の形成方法は、第１グランド層１の形成方法に準ずる。
【００６７】
図７（ｆ）の工程：次に、第１層間絶縁膜３０１とシグナル層５の表面に絶縁層３の一部をなす第２層間絶縁膜３０２を形成する。  
第２層間絶縁膜３０２の形成方法は、第１層間絶縁膜３０１の形成方法に準ずる。
【００６８】
図７（ｇ）の工程：次に、第２層間絶縁膜３０２に層間接続ピラー４の一部をなす第２ピラー部分４２２を埋め込むためのスルーホール４１２を形成する。
【００６９】
スルーホール４１２の形成方法は、スルーホール４１１の形成方法に準ずる。
【００７０】
図７（ｇ）の工程：次に、スルーホール４１２に第２ピラー部分４２２を埋め込み、第２層間絶縁膜３０２と第２ピラー部分４２２の表面に第２グランド層２を形成する。
【００７１】
第２ピラー部分４２２、第２グランド層２の形成方法は、それぞれ第１ピラー部分４２１の形成方法、第１グランド層１などの形成方法に準ずる。
【００７２】
以上の工程をもって、図１の多層高周波伝送線路が得られる。層間接続ピラー４は、第１ピラー部分４２１と第２ピラー部分４２２から構成される。
【００７３】
なお、図２、図４の多層高周波伝送線路は、図７（ｂ）以降の工程をもう１回行うことで得られる。また、図７（ｂ）以降の工程を複数回行い、さらに層を増やしてもよい。
【００７４】
また、シグナル層５の形成工程を省き、図６の多層高周波伝送線路を製造してもよい。
【００７５】
図８は、図１に示す多層高周波伝送線路の製造方法の別な一例を示す図である。
【００７６】
図８（ａ）の工程：まず、図７（ａ）、（ｂ）の工程と同様の工程を行う。
【００７７】
図８（ｂ）の工程：次に、第１層間絶縁膜３０１の表面に、図７（ｅ）と同様に、シグナル層５を形成する。
【００７８】
図８（ｃ）の工程：次に、第１層間絶縁膜３０１とシグナル層５の表面に、図７（ｆ）と同様に、第２層間絶縁膜３０２を形成する。
【００７９】
図８（ｄ）の工程：次に、第１層間絶縁膜３０１と第２層間絶縁膜３０２からなる絶縁層３に層間接続ピラー４を埋め込むためのスルーホール４１を形成する。スルーホール４１の形成方法は、スルーホール４１１、４１２の形成方法に準ずる（図７（ｃ）、（ｇ））。
【００８０】
図８（ｅ）の工程：次に、スルーホール４１に層間接続ピラー４を埋め込み、第２層間絶縁膜３０２と層間接続ピラー４の表面に第２グランド層２を形成する。
【００８１】
層間接続ピラー４、第２グランド層２の形成方法は、それぞれ第１ピラー部分４２１などの形成方法、第１グランド層１などの形成方法に準ずる（図７（ａ）、（ｄ）、（ｇ））。
【００８２】
以上の工程をもって、図１の多層高周波伝送線路が得られる。
【００８３】
なお、図２、図４の多層高周波伝送線路は、第１層間絶縁膜３０１の生成工程以降の工程をもう１回行うことで得られる。なお、さらに層を増やしてもよい。  
また、シグナル層５の形成工程を省き、図６の多層高周波伝送線路を製造してもよい。
【００８４】
図８の製造方法によれば、図７の製造方法で必要な第１ピラー部分４２１、第２ピラー部分４２２の生成工程を、１回の層間接続ピラー４の生成工程で代用でき、工程数を低減できる。層を増やした場合は、さらなる工程数低減が可能である。
【００８５】
図９は、図５に示す多層高周波伝送線路の製造方法の一例を示す図である。
【００８６】
図９（ａ）の工程：まず、半導体基板３１の表面に、図７（ｅ）などと同様に、シグナル層５を形成する。次に、半導体基板３１とシグナル層５の表面に、図７（ｂ）などと同様な方法で、層間絶縁膜３２を形成する。次に、層間絶縁膜３２に、図７（ｃ）と同様に、層間接続ピラー４の一部をなす第１ピラー部分４２１を埋め込むためのスルーホールを形成する。次に、図７（ｄ）と同様に、スルーホールに第１ピラー部分４２１を埋め込む。次に、層間絶縁膜３２と第１ピラー部分４２１の表面に、図７（ｇ）などと同様に、第２グランド層２を形成する。
【００８７】
図９（ｂ）の工程：次に、半導体基板３１に裏側から、層間接続ピラー４の一部をなす第２ピラー部分４２２を埋め込むためのヴィア４２を形成する。ヴィア４２の形成には、Cl2, HBr, HIなどのハロゲン系ガスを用いる。
【００８８】
図９（ｃ）の工程：次に、ヴィア４２に、図７（ｇ）と同様に、第２ピラー部分４２２を埋め込む。次に、半導体基板３１と第２ピラー部分４２２の表面に、図７（ａ）と同様に、第１グランド層１を形成する。
【００８９】
以上の工程をもって、図５の多層高周波伝送線路が得られる。層間接続ピラー４は、第１ピラー部分４２１と第２ピラー部分４２２から構成される。なお、さらに層を増やしてもよい。この場合、第１グランド層１側で層を増やしてもよいし、第２グランド層２側で層を増やしてもよい。
【００９０】
また、シグナル層５の形成工程を省き、導波管である多層高周波伝送線路を製造してもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１…第１グランド層
２…第２グランド層
３…絶縁層
４…層間接続ピラー
５…シグナル層
６…第３グランド層
７…第２絶縁層
８…第２シグナル層
１０、３１…半導体基板
１１…第１層間接続ピラー群
１２…第２層間接続ピラー群
１３…第３層間接続ピラー群
１４…第４層間接続ピラー群
３２…層間絶縁膜
４１、４１１、４１２…スルーホール
４２…ヴィア
３０１…第１層間絶縁膜
３０２…第２層間絶縁膜
４２１…第１ピラー部分
４２２…第２ピラー部分
【図１】
2014120710.tif 000003
【図２】
2014120710.tif 000004
【図３】
2014120710.tif 000005
【図４】
2014120710.tif 000006
【図５】
2014120710.tif 000007
【図６】
2014120710.tif 000008
【図７】
2014120710.tif 000009
【図８】
2014120710.tif 000010
【図９】
2014120710.tif 000011
【図１０】
2014120710.tif 000012