(57)【要約】【課題】  高周波伝送線路に関し、半導体集積回路基板、特に、シリコン集積回路基板であっても、誘電体層を用いることなく、マイクロストリップ線路のような高周波伝送線路を作製できるようにする。【解決手段】  半導体基板１１上に形成したグランド電極１３と、グランド電極１３と間隙を介して対向し、且つ、該対向した面と反対側の面で線路支持体絶縁層１６を介して線路支持体１７に支持された伝送線路１５とを備える。【選択図】        図１
2006261615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成したグランド電極と、
該グランド電極と間隙を介して対向し、且つ、該対向した面と反対側の面で線路支持体絶縁層を介して線路支持体に支持された伝送線路と
を備えてなることを特徴とする高周波伝送線路。
【請求項２】
線路支持体の端部がグランド電極側方に設置された支柱の頂面に線路支持体絶縁層を介して支持され、且つ、該支柱の頂面に対向する一部を除去して容量を低減してなること
を特徴とする請求項１記載の高周波伝送線路。
【請求項３】
伝送線路を線路支持体絶縁層を介して線路支持体で支持した支持構造体に於いて、線路支持体絶縁層の幅が伝送線路の幅に比較して小さいこと
を特徴とする請求項１記載の高周波伝送線路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路基板上に作製する高周波伝送線路の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路基板に高周波伝送線路を形成する技術は種々と知られていて、例えば、半導体集積回路基板上に高周波伝送線路を直接作製するコプレーナ型、半導体集積回路基板上にグランド面を形成し、その上に高周波伝送線路を作製するマイクロストリップ線路型、半導体集積回路基板上にグランド電極を形成し、マイクロストリップ線路の一部にノッチを張り出し、そのノッチ部分を誘電体層を介してグランド電極上に支持し、マイクロストリップ線路全体をグランド電極上に浮いた状態にする空中支持型（例えば、特許文献１、特許文献２などを参照。）。
【０００３】
図１３はコプレーナ型の高周波伝送線路を表す要部切断斜面図であり、図に於いて、１は半導体集積回路基板、２はグランド電極、３は伝送線路をそれぞれ示している。
【０００４】
図１４はマイクロストリップ線路型の高周波伝送線路を表す要部切断斜面図であり、図に於いて、１は半導体集積回路基板、２はグランド電極、３は伝送線路、４は誘電体層をそれぞれ示している。
【０００５】
図１５は空中支持型の高周波伝送線路を表す要部切断斜面図であり、図に於いて、１は半導体集積回路基板、２はグランド電極、３は伝送線路、３Ａはノッチ、４は誘電体層をそれぞれ示している。
【０００６】
ところで、図１３に見られるようなコプレーナ型の高周波伝送路の場合、半導体集積回路基板１が特にシリコンからなる基板のように低抵抗のものであれば、伝送線路３からグランド電極２への電界の一部が半導体集積回路基板１の内部を通過し、その際に発生する高周波信号の損失が大きい旨の問題がある。
【０００７】
図１４に見られるようなマイクロストリップ線路型の高周波伝送線路の場合、シリコンからなる基板上に形成されていても、基板が低抵抗であることの影響を受けずに低損失の高周波伝送線線路を実現できるのであるが、例えば高出力の増幅器に於ける出力段では、伝送線路の幅を広くして大電流に耐えるようにする必要があり、その幅が４０μｍ程度になることは稀ではなく、そのような場合に５０Ωの特性インピーダンスを実現するには、伝送線路３とグランド電極２との間隔を９μｍ〜１０μｍ程度にすることが必要になる。
【０００８】
然しながら、１０μｍ程度の厚みの誘電体層４を形成する場合、ＳｉＯ2 等の金属酸化物系材料をＣＶＤ法等を適用したのでは、堆積速度が低い為、長時間、即ち、２時間〜３時間もかかってしまい、実用的とは言い難い。また、ポリイミドのような有機物系の材料を用いれば、１０μｍ程度の厚みは容易に実現可能であるが、吸湿性が大きい為、吸湿した場合の誘電率の変化、急速に加熱した場合のクラックの発生など、多くの問題がある。
【０００９】
図１５に見られる従来例（特許文献１を参照。）のように、伝送線路３の一部にノッチ３Ａを形成し、伝送線路３を誘電体層４を用いて空中で支持する方法では、ノッチ３Ａに於ける特性インピーダンスが伝送線路３に於ける特性インピーダンスと相違する為、高周波の場合には不要な信号の反射が起こって伝送損失が発生する旨の問題がある。
【００１０】
また、図１６に見られるように、伝送線路３の下側に誘電体の柱５を入れてグランド電極２上に支持する例（特許文献２を参照。）も知られているが、この場合も誘電体の柱５が存在する区間と存在しない区間とで伝送線路の特性インピーダンスが変化してしまうので、やはり高周波信号の反射に起因する伝送損失の増加は避けられない旨の問題がある。
【特許文献１】特開２００１−２８５０５号公報
【特許文献２】特開平２−２８８４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明では、半導体集積回路基板、特に、シリコン集積回路基板であっても、誘電体層を用いることなく、マイクロストリップ線路のような高周波伝送線路を作製できるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に依る高周波伝送線路に於いては、半導体基板上に形成したグランド電極と、該グランド電極と間隙を介して対向し、且つ、該対向した面と反対側の面で線路支持体絶縁層を介して線路支持体に支持された伝送線路とを備えることが基本になっている。
【発明の効果】
【００１３】
前記手段を採ることに依り、抵抗率が低い、例えばシリコン集積回路基板のような半導体集積回路基板であっても、その上に例えば特性インピーダンスが５０Ωの伝送線路を抵抗率が低い基板の影響を受けることなく、且つ、空気を誘電体とすることに依る低損失の高周波伝送線路を実現することができ、また、伝送線路は背面から支持されているので、その支持構造が特性インピーダンスに影響を与えることは少なく、従って、特性インピーダンスの変化に起因する高周波信号の反射に依る損失も少なくすることが可能であり、半導体集積回路全体の性能向上に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明に依る高周波伝送線路の一例を説明する為の要部切断斜面図であり、図に於いて、１１は半導体基板、１２は絶縁層、１３はグランド電極、１４は支柱、１５は伝送線路、１６は線路支持体絶縁層、１７は線路支持体、１７Ａは線路支持体除去部分をそれぞれ示している。
【００１５】
図２は図１に見られる高周波伝送線路を横断方向に切断して表した要部切断正面図であり、図に於いて、Ｗ１は伝送線路の幅、Ｗ２は線路支持体絶縁層の幅をそれぞれ示し、そして、図１に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００１６】
図１及び図２に示した高周波伝送線路に依れば、伝送線路１５とグランド電極１３との間の誘電体が空気、或いは、真空となり、伝送損失が著しく低い高周波伝送線路を実現することができ、そして、伝送線路１５を支持する線路支持体絶縁層１６の幅Ｗ２を充分に狭く、且つ、厚くすることで線路支持体１７との間の静電容量を低減し、支持構造体の特性インピーダンスの変化を抑制することで、信号の反射に起因する伝送損失を少なくすることができる。
【実施例１】
【００１７】
図３乃至図１２は本発明の高周波伝送線路を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける高周波伝送線路を表す要部切断正面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。尚、ここで作製する高周波伝送線路は、伝送線路の幅が１００μｍ、伝送線路とグランド電極との距離が２０μｍであって、この仕様で５０Ωの特性インピーダンスが実現される。
【００１８】
図３参照
（１）
ＣＶＤ法を適用することに依り、シリコン基板１１上にＳｉＯ2 からなる絶縁膜１２を形成する。
【００１９】
（２）
レジストプロセスを適用することに依り、グランド電極形成予定領域に開口をもつレジスト膜を形成し、次いで、真空蒸着法を適用することに依って全面にＡｕ膜を形成し、次いで、レジスト膜を剥離するリフトオフ法を適用することに依ってＡｕ膜のパターニングを行い、絶縁膜１２上にＡｕからなるグランド電極１３を形成する。
【００２０】
図４参照
（３）
スピンコート法を適用することに依り、全面に厚さ２５μｍ程度のポリイミド層１８を形成する。
【００２１】
（４）
レジストプロセス及びドライエッチング法を適用することに依り、ポリイミド層１８のエッチングを行って、支柱形成予定部分に開口１８Ａを形成する。
【００２２】
図５参照
（５）
真空蒸着法及びリソグラフィ技術を適用することに依り、必要箇所に例えばパラジウムからなる種金属膜（図示せず）を形成してから、電解メッキ法を適用することに依り、開口１８Ａ内を埋める金からなる支柱１４を形成する。尚、この支柱１４の寸法は直径４０μｍ、高さ２２μｍである。
【００２３】
図６参照
（６）
レジストプロセス及びドライエッチング法を適用することに依り、伝送線路形成予定部分に幅１００μｍの開口１９Ａをもつレジスト膜１９を形成し、レジスト膜１９をマスクとしてポリイミド層１８を３μｍの深さにエッチングして、幅１００μｍ、深さ３μｍの伝送線路形成用溝１８Ｂを形成する。
【００２４】
図７参照
（７）
真空蒸着法及びリソグラフィ技術を適用することに依り、必要箇所にパラジウムからなる種金属膜（図示せず）を形成してから、電解メッキ法を適用することに依り、開口１８Ｂ内を埋める金からなる伝送線路１５を形成する。尚、この伝送線路の寸法は幅が１００μｍ、厚さ２μｍである。
【００２５】
（９）
スピンコート法を適用することに依り、全面に厚さ１０μｍ程度のポリイミド層を形成し、レジストプロセス及びドライエッチング法を適用することに依り、前記ポリイミド層をエッチングし、支柱１４の頂面上、及び、伝送線路１５の表面に幅１０μｍ、及び、長さ（伝送線路方向）１０μｍの線路支持体絶縁層１６を形成する。
【００２６】
図８参照
（１０）
レジストプロセスを適用することに依り、線路支持体絶縁層１６の周囲に２μｍ〜３μｍの間隙を空けてレジスト層２０を形成する。
【００２７】
図９参照
（１１）
ＣＶＤ法を適用することに依り、全面に厚さ１μｍのＳｉＯ2 からなる絶縁層２１を形成し、その後、レジスト層２０を溶解除去することで、線路支持体絶縁層１６を覆うもの以外の絶縁層２１はリフトオフに依って除去されてしまう。
【００２８】
図１０参照
（１２）
スピンコート法を適用することに依り、全面に厚さ１５μｍ程度のポリイミド層２２を形成し、レジストプロセス及びドライエッチング法を適用することに依り、線路支持体絶縁層１６を覆う絶縁層２１の頂面上に在るポリイミド層２２をエッチングして開口２２Ａを形成する。
【００２９】
図１１参照
（１３）
真空蒸着法及びリソグラフィ技術を適用することに依り、必要箇所にパラジウムからなる種金属膜（図示せず）を形成し、次いで、電解メッキ法を適用することに依り、種金属膜上に金からなる線路支持体１７を作製する。
【００３０】
図１２参照
（１４）
有機溶剤に浸漬し、ポリイミド層１８及び２２を溶解して除去する。この工程を経て、線路支持体１７に背面を空中で支持された伝送線路１５が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に依る高周波伝送線路の一例を説明する為の要部切断斜面図である。
【図２】図１に見られる高周波伝送線路を横断方向に切断して表した要部切断正面図である。
【図３】本発明の高周波伝送線路を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける高周波伝送線路を表す要部切断正面図である。
【図４】本発明の高周波伝送線路を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける高周波伝送線路を表す要部切断正面図である。
【図５】本発明の高周波伝送線路を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける高周波伝送線路を表す要部切断正面図である。
【図６】本発明の高周波伝送線路を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける高周波伝送線路を表す要部切断正面図である。
【図７】本発明の高周波伝送線路を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける高周波伝送線路を表す要部切断正面図である。
【図８】本発明の高周波伝送線路を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける高周波伝送線路を表す要部切断正面図である。
【図９】本発明の高周波伝送線路を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける高周波伝送線路を表す要部切断正面図である。
【図１０】本発明の高周波伝送線路を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける高周波伝送線路を表す要部切断正面図である。
【図１１】本発明の高周波伝送線路を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける高周波伝送線路を表す要部切断正面図である。
【図１２】本発明の高周波伝送線路を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける高周波伝送線路を表す要部切断正面図である。
【図１３】コプレーナ型の高周波伝送線路を表す要部切断斜面図である。
【図１４】マイクロストリップ線路型の高周波伝送線路を表す要部切断斜面図である。
【図１５】空中支持型の高周波伝送線路を表す要部切断斜面図である。
【図１６】誘電体の支柱で支えた高周波伝送線路を表す要部切断斜面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１  半導体基板
１２  絶縁層
１３  グランド電極
１４  支柱
１５  伝送線路
１６  線路支持体絶縁層
１７  線路支持体
１７Ａ  線路支持体除去部分
Ｗ１  伝送線路の幅
Ｗ２  線路支持体絶縁層の幅
【図１】
2006261615.tif 000003
【図２】
2006261615.tif 000004
【図３】
2006261615.tif 000005
【図４】
2006261615.tif 000006
【図５】
2006261615.tif 000007
【図６】
2006261615.tif 000008
【図７】
2006261615.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006261615.tif 000011
【図１０】
2006261615.tif 000012
【図１１】
2006261615.tif 000013
【図１２】
2006261615.tif 000014
【図１３】
2006261615.tif 000015
【図１４】
2006261615.tif 000016
【図１５】
2006261615.tif 000017
【図１６】
2006261615.tif 000018