(57)【要約】【課題】周波数特性を改善すること。【解決手段】基準層と、基準層の下に第１絶縁膜を介して設けられ、網目形状に接続されかつ基準層と複数の第１伝送線路を形成する複数の第１配線を有する第１配線層と、第１配線層の下に第２絶縁膜を介して設けられ、複数の第１配線と同じ網目形状に接続され、かつ基準層と複数の第２伝送線路を形成する複数の第２配線を有する第２配線層と、を具備し、第１伝送線路が形成する第１多端子対回路の第１端子のそれぞれと、第２伝送線路が形成する第２多端子対回路の対応する第２端子とは、インダクタまたはキャパシタを介して接続され、複数の第１端子の１つが高周波信号の入力端子または出力端子として機能し、複数の第２端子の１つが高周波信号の入力端子または出力端子として機能し、複数の第１配線のそれぞれの幅方向における中心が、対応する第２配線の幅方向における中心と重ならない高周波フィルタ。【選択図】図１
2018056979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電位が供給される基準層と、
前記基準層の下に第１絶縁膜を介して設けられ、網目形状に接続されかつ前記基準層と複数の第１伝送線路を形成する複数の第１配線を有する第１配線層と、
前記第１配線層の下に第２絶縁膜を介して設けられ、前記複数の第１配線と同じ網目形状に接続され、かつ前記基準層と複数の第２伝送線路を形成する複数の第２配線を有する第２配線層と、を具備し、
複数の前記第１伝送線路が形成する第１多端子対回路の複数の第１端子のそれぞれと、複数の前記第２伝送線路が形成する第２多端子対回路の複数の第２端子のうち対応する第２端子とは、インダクタまたはキャパシタを介して電気的に接続され、
前記複数の第１端子の１つが高周波信号の入力端子または出力端子の一方として機能し、
前記複数の第２端子の１つが高周波信号の入力端子または出力端子の他方として機能し、
前記複数の第１配線のそれぞれの幅方向における中心が、対応する前記第２配線の幅方向における中心と重ならない高周波フィルタ。
【請求項２】
前記第１配線層と前記第２配線層との積層方向から見て、前記複数の第１配線のそれぞれは、対応する前記第２配線に重ならない請求項１に記載の高周波フィルタ。
【請求項３】
前記第１配線層と前記第２配線層との積層方向から見て、前記複数の第１配線のそれぞれと対応する前記第２配線との間の距離は、前記第２絶縁膜の厚さ以上である請求項１または２に記載の高周波フィルタ。
【請求項４】
前記複数の第１伝送線路および前記複数の第２伝送線路により形成され、前記入力端子と前記出力端子との間を接続する複数の経路の少なくとも１つは、前記複数の経路のうちの他の経路とは異なる電気長を有するものを含む請求項１から３のいずれか一項に記載の高周波フィルタ。
【請求項５】
前記基準層のうち、前記複数の第１配線の少なくとも１つに重なり、かつ前記少なくとも１つの第１配線に対応する前記第２配線に重なる領域に開口部が設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の高周波フィルタ。
【請求項６】
前記基準層のうち、前記複数の第１配線の少なくとも１つに重なり、かつ前記少なくとも１つの第１配線に対応する前記第２配線に重なる複数の領域のそれぞれに前記開口部が設けられている請求項５に記載の高周波フィルタ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第１配線と前記対応する第２配線とは重なる請求項５または６に記載の高周波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号の入力および出力を行う高周波フィルタでは、不要な周波数の信号（不要波）を抑圧することが求められている。モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ：Monolithic Microwave Integrated Circuit）に、不要波を抑圧するフィルタを形成することが可能である。しかしＭＭＩＣにフィルタを形成すると回路の大型化、および信号の損失の増大の恐れがある。そこでコンパクトかつ低損失なフィルタが求められている。例えば内部に十字を有する四角形状に接続した伝送線路を積層することでフィルタを形成することができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３８３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、伝送線路を形成する配線を重ねると、周波数特性が悪化する。この結果、例えば高調波などの不要波の抑圧が不十分になる。本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、周波数特性の改善を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態は、基準電位が供給される基準層と、前記基準層の下に第１絶縁膜を介して設けられ、網目形状に接続されかつ前記基準層と複数の第１伝送線路を形成する複数の第１配線を有する第１配線層と、前記第１配線層の下に第２絶縁膜を介して設けられ、前記複数の第１配線と同じ網目形状に接続され、かつ前記基準層と複数の第２伝送線路を形成する複数の第２配線を有する第２配線層と、を具備し、複数の前記第１伝送線路が形成する第１多端子対回路の複数の第１端子のそれぞれと、複数の前記第２伝送線路が形成する第２多端子対回路の複数の第２端子のうち対応する第２端子とは、インダクタまたはキャパシタを介して電気的に接続され、前記複数の第１端子の１つが高周波信号の入力端子または出力端子の一方として機能し、前記複数の第２端子の１つが高周波信号の入力端子または出力端子の他方として機能し、前記複数の第１配線のそれぞれの幅方向における中心が、対応する前記第２配線の幅方向における中心と重ならない高周波フィルタである。
【発明の効果】
【０００６】
本高周波フィルタによれば、周波数特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）は実施例１に係る高周波フィルタを例示する断面図である。図１（ｂ）は高周波フィルタを例示する平面図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は配線層を例示する平面図である。
【図３】図３は基準層を例示する平面図である。
【図４】図４（ａ）は配線を拡大した平面図である。図４（ｂ）は配線および基準層の断面図である。
【図５】図５（ａ）は高周波フィルタの回路図である。図５（ｂ）は高周波フィルタの等価回路を示す図である。
【図６】図６は比較例１に係る高周波フィルタを例示する断面図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は配線層を例示する平面図である。
【図８】図８は基準層を例示する平面図である。
【図９】図９（ａ）は比較例２に係る高周波フィルタの周波数特性のシミュレーションの結果である。図９（ｂ）は実施例１に係る高周波フィルタの周波数特性のシミュレーションの結果である。
【図１０】図１０（ａ）は実施例２における配線を拡大した平面図である。図１０（ｂ）は配線および基準層の断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は実施例３における配線を拡大した平面図である。図１１（ｂ）は配線および基準層の断面図である。図１１（ｃ）は実施例４における配線を拡大した平面図である。図１１（ｄ）は配線および基準層の断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は実施例５における配線を拡大した平面図である。図１２（ｂ）は配線および基準層の断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は実施例６に係る高周波フィルタを例示する平面図である。図１３（ｂ）は高周波フィルタの回路図である。
【図１４】図１４は実施例６に係る高周波フィルタの周波数特性のシミュレーションの結果である。
【図１５】図１５（ａ）は実施例７に係る高周波フィルタを例示する平面図である。図１５（ｂ）は基準層を例示する平面図である。
【図１６】図１６（ａ）は高周波フィルタの回路図である。図１６（ｂ）は高周波フィルタの周波数特性のシミュレーションの結果である。
【図１７】図１７は実施例８に係る高周波フィルタを例示する平面図である。
【図１８】図１８（ａ）は配線層を例示する平面図である。図１８（ｂ）は基準層を例示する平面図である。
【図１９】図１９は高周波フィルタの周波数特性のシミュレーションの結果である。
【図２０】図２０は実施例９に係る高周波フィルタを例示する平面図である。
【図２１】図２１（ａ）は高周波フィルタの回路図である。図２１（ｂ）は高周波フィルタの周波数特性のシミュレーションの結果である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【０００９】
本願発明は、（１）基準電位が供給される基準層と、前記基準層の下に第１絶縁膜を介して設けられ、網目形状に接続されかつ前記基準層と複数の第１伝送線路を形成する複数の第１配線を有する第１配線層と、前記第１配線層の下に第２絶縁膜を介して設けられ、前記複数の第１配線と同じ網目形状に接続され、かつ前記基準層と複数の第２伝送線路を形成する複数の第２配線を有する第２配線層と、を具備し、複数の前記第１伝送線路が形成する第１多端子対回路の複数の第１端子のそれぞれと、複数の前記第２伝送線路が形成する第２多端子対回路の複数の第２端子のうち対応する第２端子とは、インダクタまたはキャパシタを介して電気的に接続され、前記複数の第１端子の１つが高周波信号の入力端子または出力端子の一方として機能し、前記複数の第２端子の１つが高周波信号の入力端子または出力端子の他方として機能し、前記複数の第１配線のそれぞれの幅方向における中心が、対応する前記第２配線の幅方向における中心と重ならない高周波フィルタである。これにより第１配線と基準層との電気的な結合が第２配線に阻害されにくくなる。この結果、高周波フィルタの周波数特性を改善することができる。
（２）前記第１配線層と前記第２配線層との積層方向から見て、前記複数の第１配線のそれぞれは、対応する前記第２配線に重ならないとしてもよい。この構成によれば、高周波フィルタの周波数特性を効果的に改善することができる。
（３）前記第１配線層と前記第２配線層との積層方向から見て、前記複数の第１配線のそれぞれと対応する前記第２配線との間の距離は、前記第２絶縁膜の厚さ以上であるとしてもよい。この構成によれば、高周波フィルタの周波数特性をより効果的に改善することができる。
（４）前記複数の第１伝送線路および前記複数の第２伝送線路により形成され、前記入力端子と前記出力端子との間を接続する複数の経路の少なくとも１つは、前記複数の経路のうちの他の経路とは異なる電気長を有するものを含んでもよい。この構成によれば、より広い帯域の信号が打ち消し合うため、高周波フィルタの周波数特性を改善することができる。
（５）前記基準層のうち、前記複数の第１配線の少なくとも１つに重なり、かつ前記少なくとも１つの第１配線に対応する前記第２配線に重なる領域に開口部が設けられてもよい。伝送線路の容量成分が小さくなり、インダクタ成分が大きくなる。これにより抑圧量が大きくなる。
（６）前記基準層のうち、前記複数の第１配線の少なくとも１つに重なり、かつ前記少なくとも１つの第１配線に対応する前記第２配線に重なる複数の領域のそれぞれに前記開口部が設けられてもよい。複数の伝送線路の容量成分が小さくなり、インダクタ成分が大きくなる。これにより抑圧量が大きくなる。
（７）前記少なくとも１つの第１配線と前記対応する第２配線とは重なってもよい。これにより基準層の開口部を小さくすることができる。このため、開口部と重ならない配線と基準層との電気的な結合が強くなる。したがって広帯域において大きな抑圧量を得ることができる。
【実施例１】
【００１０】
図１（ａ）は実施例１に係る高周波フィルタ１００を例示する断面図である。図１（ｂ）は高周波フィルタ１００を例示する平面図である。図２（ａ）は配線層１６を例示する平面図である。図２（ｂ）は配線層１８を例示する平面図である。図３は基準層２０を例示する平面図である。平面図において配線層１６および１８は斜線の領域である。高周波フィルタ１００はローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）である。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、高周波フィルタ１００は、基板１０、絶縁膜１２〜１５、配線層１６および１８、基準層２０を有する。基板１０の上には、順に絶縁膜１２、配線層１６（第２配線層）、絶縁膜１３（第２絶縁膜）、配線層１８（第１配線層）、絶縁膜１４（第１絶縁膜）、基準層２０および絶縁膜１５が順に積層されている。配線層１６と配線層１８との間には絶縁膜１３が介在しており、配線層同士は離間している。基準層２０と配線層１８との間には絶縁膜１４が介在し、配線層１６と基準層２０との間には絶縁膜１３および１４が介在している。配線層１６および１８と基準層２０とは離間している。図１（ｂ）に示すＸ方向およびＹ方向は基板１０の面が広がる方向であり、互いに直交する。Ｚ方向はＸＹ平面に直交し、絶縁膜１２〜１５、配線層１６および１８、基準層２０が積層する方向である。
【００１２】
基板１０は例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの化合物半導体層を含む半導体基板である。基板１０には、例えばインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）をチャネル層、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）を電子供給層とする高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor）などトランジスタが形成されている。基板１０の厚さは例えば２５０μｍ、Ｘ方向の長さは例えば４５０μｍ、Ｙ方向の長さは例えば３５０μｍである。
【００１３】
絶縁膜１２〜１５は例えばポリイミドなどの樹脂または酸化シリコン（ＳｉＯ２）および窒化シリコン（ＳｉＮ）などの絶縁体により形成されており、各絶縁層の厚さＴ１は例えば１０μｍである。配線層１６および１８、ならびに基準層２０は例えば金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）などの金属により形成されており、配線層１６、１８および基準層２０それぞれの厚さＴ２は例えば２μｍである。
【００１４】
図１（ｂ）および図２（ａ）に示すように、配線層１６は、配線１６ａ〜１６ｅ、インダクタＬ１およびＬ２を備える。１２本の配線１６ａ（第２配線）は網目形状に接続されている。実施例１における網目形状とは、内側に１つの十字を含む四角形状である（Cross in square）。四角形は正方形であり、四角形の各辺は２本の配線１６ａで形成される。十字は、Ｘ方向に配置された２本の配線１６ａと、Ｙ方向に配置された２本の配線１６ａが中央で接続されることで形成される。十字の両端は四角形の辺の中央に接続される。
【００１５】
後述するように配線１６ａは基準層２０とともに伝送線路（マイクロストリップライン）を形成する。網目形状に接続された１２本の伝送線路が、図２（ａ）に点線で示す４端子対回路１７（第２多端子対回路）を形成する。端子対は、高周波信号が入力される配線１６ａと、基準電位の供給される基準層２０とで形成される。配線１６ａが形成する四角形の頂点を頂点１６ｆ〜１６ｉとする。頂点１６ｆ〜１６ｉは回路１７の端子に対応する。すなわち回路１７には４端子対が形成される。
【００１６】
図１（ｂ）および図２（ａ）に示すように、配線１６ｃおよび１６ｅならびにインダクタＬ１は配線１６ａから離間している。配線１６ｂおよび１６ｄ、ならびにインダクタＬ２は配線１６ａと一体である。配線１６ｄは頂点１６ｆからＸ方向に延伸する。配線１６ｂは頂点１６ｇから延伸する。インダクタＬ２は頂点１６ｈから延伸する。インダクタＬ１およびＬ２は例えばスパイラルインダクタである。
【００１７】
図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、配線層１８は、配線１８ａ〜１８ｅを備える。１２本の配線１８ａ（第１配線）は、配線１６ａと同じ網目形状に接続されている。後述するように配線１８ａは基準層２０とともに伝送線路（マイクロストリップライン）を形成する。網目形状に接続された１２本の伝送線路が、図２（ｂ）に点線で示す４端子対回路１９（第１多端子対回路）を形成する。端子対は、高周波信号が入力される配線１８ａと、基準電位の供給される基準層２０とで形成される。配線１８ａが形成する格子の頂点を頂点１８ｆ〜１８ｉとする。頂点１８ｆ〜１８ｉは回路１９の端子に対応する。配線１８ｄおよび１８ｅは配線１８ａと一体の配線である。配線１８ｄは頂点１８ｆから延伸し、配線１８ｅは頂点１８ｉから延伸する。配線１８ｂおよび１８ｃは配線１８ａから離間している。
【００１８】
配線１６ａが形成する回路１７と配線１８ａが形成する回路１９は同じ形状を有する。すなわち、配線１６ａのなす四角形と配線１８ａのなす四角形とでは、辺の長さ、辺の間の角度が同じである。また配線１６ａのなす十字と配線１８ａがなす十字も同じ形状を有する。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、配線層１６と配線層１８とは、白抜きの円で示す複数のビア電極３０により電気的に接続されている。ビア電極３０はＺ方向に延び、絶縁膜１３を貫通する。
【００２０】
配線層１６の頂点１６ｆは配線層１８の配線１８ｄの一端に重なり、ビア電極３０により配線１８ｄと電気的に接続されている。頂点１６ｆと配線１８ｄとの間にはキャパシタＣ１が設けられている。配線層１６の頂点１６ｉは配線１８ｅの一端に重なり、ビア電極３０により配線１８ｅに接続されている。頂点１６ｉと配線１８ｅとの間にはキャパシタＣ２が設けられている。キャパシタＣ１およびＣ２はそれぞれ、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）などの誘電体を有するＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）キャパシタである。
【００２１】
配線層１８の配線１８ｂの一端は配線１６ｂの一端に重なり、Ｚ方向に延びるビア電極３０により配線１６ｂと電気的に接続されている。配線１８ｂの他端はインダクタＬ１の一端と重なり、ビア電極３０によりインダクタＬ１の一端と電気的に接続されている。インダクタＬ１の他端は配線層１８の頂点１８ｇと重なり、ビア電極３０により電気的に接続されている。
【００２２】
インダクタＬ２の一端は配線層１６の頂点１６ｈに接続されている。インダクタＬ２の他端は、配線層１８の配線１８ｃの一端に重なり、Ｚ方向に延びるビア電極３０により配線１８ｃの一端と電気的に接続されている。配線１８ｃの他端は配線１６ｃの一端に重なり、ビア電極３０により配線１６ｃの一端に接続されている。配線１６ｃの他端は配線層１８の頂点１８ｈに重なり、ビア電極３０により頂点１８ｈに接続されている。配線層１８の頂点１８ｉは配線１６ｅに重なり、ビア電極３０により配線１６ｅに接続されている。
【００２３】
図３に示すように、基準層２０はベタ電極であり、基準電位（例えばグランド電位）が供給されている。基準層２０は配線１６ａおよび１８ａの直上を覆い、図１（ｂ）および図３に示すようにインダクタＬ１およびＬ２上の部分には開口部２０ａが設けられている。なお、図１（ｂ）、後述の図１３（ａ）、図１５（ａ）、図１７および図２０においては基準層２０の開口部は破線で示す。配線１６ａおよび１８ａはそれぞれ、基準層２０とともに、高周波信号を伝送するための伝送線路を形成する。配線層１６の頂点１６ｆは高周波フィルタ１００の入力端子として機能し、配線層１８の頂点１８ｉは出力端子として機能する。高周波信号は配線１６ｄから頂点１６ｆに入力され、頂点１８ｉから配線１６ｅに出力される。
【００２４】
図４（ａ）は配線１６ａおよび１８ａを拡大した平面図である。図４（ｂ）は配線１６ａおよび１８ａならびに基準層２０の断面図である。絶縁膜は図示していない。
【００２５】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示す配線１６ａの幅Ｗ１および配線１８ａの幅Ｗ２は例えば１０μｍである。配線１６ａと配線１８ａとは離間している。距離Ｄは、Ｚ方向から見た、配線１６ａの−Ｘ側の辺と配線１８ａの＋Ｘ側の辺との間の距離であり、例えば１０μｍである。線Ｄ１は配線１６ａのＸ方向（幅方向）における中心線であり、線Ｄ２は配線１８ａの中心線である。線Ｄ１は線Ｄ２に重ならない。図４（ａ）および図４（ｂ）ではＹ方向に延伸する配線１６ａおよび１８ａを示したが、Ｘ方向に延伸する配線１６ａおよび１８ａも同様の配置であり、距離Ｄをあけて離間している。図４（ｂ）に示すＴ１は絶縁膜の厚さであり、Ｚ方向における配線層間の距離、配線層１８と基準層２０との距離に相当する。Ｔ１は例えば１０μｍであり、距離Ｄと同じである。
【００２６】
図５（ａ）は高周波フィルタ１００の回路図である。図５（ａ）のキャパシタＣ１およびＣ２、インダクタＬ１およびＬ２は、図１（ｂ）の同様の要素に対応する。図１（ｂ）の頂点１６ｆ〜１６ｉおよび１８ｆ〜１８ｉに対応するノードは、図１（ｂ）と同じ符号で示した。伝送線路４０（第２伝送線路）は配線１６ａと基準層２０とで形成される。伝送線路４２（第１伝送線路）は配線１８ａと基準層２０とで形成される。網目形状に接続された伝送線路４０は回路１７を形成し、網目形状に接続された伝送線路４２は回路１９を形成する。
【００２７】
インダクタＬ１およびＬ２のインダクタンスは例えば０．４５ｎＨである。キャパシタＣ１およびＣ２の容量値は例えば０．０４５ｐＦである。伝送線路４０および４２それぞれの特性インピーダンスは例えば５０Ω、１つの伝送線路の電気長は例えば８０μｍである。
【００２８】
配線１６ｄには例えば逓倍器（不図示）が接続されている。逓倍器は例えば周波数１１〜１５ＧＨｚの高周波信号から２倍波（周波数２２〜３０ＧＨｚ）および４倍波（４４〜６０ＧＨｚ）などの高調波を生成し、配線１６ｄを通じて高周波フィルタ１００に入力する。高周波フィルタ１００はＬＰＦとして機能し、４倍波を抑圧し、２倍波を通過させ配線１６ｅから出力する。
【００２９】
図５（ｂ）は高周波フィルタ１００の等価回路を示す図である。図５（ｂ）に示すように、端子５１と端子５３との間に２つの並列共振回路５０および５２が直列接続されている。インダクタ５８が、端子５１と端子５３との間に、並列共振回路５０および５２と並列に接続されている。並列共振回路５０および５２は並列接続されたインダクタとキャパシタとを含む。直列共振回路５４および５６は直列接続されたインダクタとキャパシタとを含む。直列共振回路５４は端子５１と端子５５との間に接続されている。直列共振回路５６は端子５３と端子５７との間に接続されている。
【００３０】
［比較例１］
次に比較例について説明する。図６は比較例１に係る高周波フィルタ１００Ｒを例示する断面図である。図６に示すように、基準層２０は配線層１６と配線層１８との間に位置する。
【００３１】
図７（ａ）は配線層１６を例示する平面図であり、図７（ｂ）は配線層１８を例示する平面図である。図８は基準層２０を例示する平面図である。実施例１と同じ構成については説明を省略する。
【００３２】
図７（ａ）に示すように、配線層１６のインダクタＬ１の一端は、Ｙ方向において頂点１６ｇと同じ位置にある。配線１６ｃはＸ方向において頂点１６ｈと同じ位置にある。配線１６ｅはＹ方向において頂点１６ｉと同じ位置にある。図７（ｂ）に示すように、配線層１８は、配線１８ａと一体の配線１８ｊ〜１８ｌを有する。配線１８ｊは頂点１８ｇからＸ方向に延伸し、配線１８ｋは頂点１８ｈからＹ方向に延伸し、配線１８ｌは頂点１８ｉからＸ方向に延伸する。配線層１６の配線１６ａと配線層１８の配線１８ａとは、Ｚ方向において重なっている。配線層１６の頂点と配線層１８の頂点とは、Ｚ方向に延びるビア電極により電気的に接続されている。
【００３３】
図８に示すように、基準層２０は電極２０ｂ〜２０ｋを有する。電極２０ｂは基準電位を有するベタ電極である。電極２０ｃ〜２０ｋは、電極２０ｂに設けられた開口部の内側に位置し、電極２０ｂから離間している。電極２０ｃ〜２０ｋは、Ｚ方向のビア電極を介して配線層１６と配線層１８とを電気的に接続する。配線層１６の頂点１６ｆ〜１６ｉと配線層１８の頂点１８ｆ〜１８ｉとがそれぞれ接続される。
【００３４】
比較例１では、基準層２０が配線層１６と配線層１８との間に位置するため、基準層２０により配線層１６および１８を電気的にシールドすることが難しい。また、配線層１６と配線層１８とを接続する場合、図８に示すように基準層２０の電極２０ｂに開口部を設け、そこに電極を形成することになるため、工程が複雑になる。例えば配線層１６および１８にインダクタまたはキャパシタなどを形成する際、電極２０ｂにさらに多くの穴を設けることになる。したがって、高周波フィルタ以外の回路を基板１０に形成することが難しい。このため、基準層２０を配線層１６および１８よりも上側に配置することが要求される。
【００３５】
［比較例２］
比較例２では上記の要求に応え、基準層２０を配線層１６および１８の上に配置する。これにより高周波フィルタを含むウェハレベルチップサイズパッケージ（ＷＬＣＳＰ：Wafer Level Chip Size Package）を形成する。比較例１と同様に、配線層１６の配線１６ａと配線層１８の配線１８ａとはＺ方向において重なる。配線１６ａの中心と配線１８ａの中心とが一致する。配線層１６および１８は図７（ａ）および図７（ｂ）に示したもの、基準層２０は図３に示したものを用いる。
【００３６】
（シミュレーション）
実施例１および比較例２において高周波フィルタの周波数特性のシミュレーションを行った。表１および表２にシミュレーションの条件を示す。
【表１】
2018056979.tif 000003
表１に示すように、配線層１６および１８、ならびに基準層２０はそれぞれ厚さ２μｍのＡｕにより形成されている。絶縁膜１２〜１５はそれぞれ厚さ１０μｍのポリイミドにより形成され、比誘電率は３．５である。
【表２】
2018056979.tif 000004
表２に示すように、伝送線路４０および４２それぞれの特性インピーダンスは５０Ω、電気長は８０μｍである。インダクタＬ１およびＬ２それぞれのインダクタンスは０．４５ｎＨ、キャパシタＣ１およびＣ２それぞれの容量値は０．０４５ｐＦである。
【００３７】
図９（ａ）は比較例２に係る高周波フィルタの周波数特性のシミュレーションの結果である。横軸は周波数、縦軸は挿入利得を示す。挿入利得は、例えば周波数２２ＧＨｚにおいて約−１．０９ｄＢ、３０ＧＨｚにおいて−１０．１６ｄＢ、４４ＧＨｚにおいて約−１１．６２ｄＢ、６０ＧＨｚにおいて約−１２．３４ｄＢである。
【００３８】
比較例２においては、配線層１６の配線１６ａと配線層１８の配線１８ａとは重なっているため、下側の配線１６ａが配線１８ａと干渉してしまい、基準層２０と電気的に結合しにくい。この結果、高周波フィルタの周波数特性が悪化する。具体的には抑圧帯域の抑圧量が小さく、通過帯域における損失量が大きくなる。
【００３９】
図９（ｂ）は実施例１に係る高周波フィルタ１００の周波数特性のシミュレーションの結果である。図９（ｂ）に示すように、通過帯域である２２〜３０ＧＨｚにおける挿入利得は高い。例えば周波数２２ＧＨｚにおいて約−２．０１ｄＢ、３０ＧＨｚにおいて−１．９８ｄＢである。一方、抑圧帯域である４４〜６０ＧＨｚにおける挿入利得は低い。４４ＧＨｚにおいて約−１９．５４ｄＢ、６０ＧＨｚにおいて約−２８．９６ｄＢである。このように実施例１によれば、抑圧帯域の抑圧量が大きくなり、通過帯域における損失量が小さくなる。
【００４０】
実施例１によれば、図４（ａ）および図４（ｂ）に示したように、配線１６ａと配線１８ａとは離間しており、配線１６ａの中心（線Ｄ１）は配線１８ａの中心（線Ｄ２）に重ならない。このため、比較例２に比べ配線１６ａと配線１８ａとの干渉が抑制され、配線１６ａと基準層２０との電気的な結合が配線１８ａにより阻害されにくい。この結果、高周波フィルタ１００の周波数特性を改善することができる。
【００４１】
Ｘ方向に延伸する配線１６ａはＸ方向に延伸する配線１８ａと重ならない。Ｙ方向に延伸する配線１６ａはＹ方向に延伸する配線１８ａと重ならない。この結果、高周波フィルタ１００の周波数特性を効果的に改善することができる。
【００４２】
複数の配線１６ａおよび１８ａがそれぞれ内側に十字を含む四角形状に接続され、四角形の頂点が端子に対応する。これにより４端子対回路が形成される。回路１７の２つの端子は回路１９の対応する端子とインダクタを介して接続され、別の２つの端子同士はキャパシタを介して接続されている。これにより簡単な構成の高周波フィルタを形成することができる。端子は、インダクタおよびキャパシタの少なくとも一方を介して接続されればよい。図１（ｂ）に示すように、配線層１６の頂点１６ｆ〜１６ｉと配線層１８の頂点１８ｆ〜１８ｉとにおいて、対応する頂点同士が接続される。つまり、例えば四角形の左上の頂点同士など、同じ位置にある頂点同士が接続される。
【００４３】
複数の配線１６ａおよび１８ａのなす形状は、内側に十字を含まない四角形でもよい。また、配線１６ａおよび１８ａのなす網目形状は、例えば内側に複数の十字などを含んでもよい。網目形状は、例えば三角形などの多角形状を含む網目形状、円形を含む網目形状などでもよい。網目形状の外形は長方形や平行四辺形、三角形などの多角形または円形でもよい。配線層１６と配線層１８とが互いに同じ形状の網目形状を有していればよい。配線層１６と配線層１８との間で、対応する箇所（頂点など）を接続することで、簡単な構成の高周波フィルタを形成することができる。また、網目形状の頂点以外の個所において配線層１６と配線層１８とを接続してもよい。
【００４４】
複数の伝送線路４０は互いに等しい電気長を有し、複数の伝送線路４２は互いに等しい電気長を有する。また１つの伝送線路４０と１つの伝送線路４２とは同じ電気長を有する。伝送線路４０および４２それぞれの電気長８０μｍは、周波数４０ＧＨｚの信号のλ／１０の長さに相当する（λは信号の波長）。図１（ｂ）に示すように、入力端子から出力端子までの経路（頂点１６ｆ〜１８ｉ間の経路に対応）は４本の伝送線路により構成されている。各経路の電気長は互いに等しく、３２０μｍである。例えば４４〜６０ＧＨｚの周波数の信号は、異なる経路を通ることで頂点１８ｉにおいて互いに逆位相に近くなる。このためこの帯域の信号は頂点１８ｉで打ち消し合い、図９（ｂ）に示すように４４〜６０ＧＨｚにおける抑圧量が大きくなる。
【００４５】
１つの伝送線路４０および４２それぞれが両端のノードにおいてショートまたはオープンにならないことが好ましい。このため、１つの伝送線路の電気長は、抑圧帯域と通過帯域との間の信号に対して例えばλ／４より小さい。また、実施例１においては、複数の伝送線路は、互いに同じ電気長を有することが望ましい。これは、それぞれの経路の電気長が同じ電気長になることで、所定の抑圧帯域と通過帯域を形成することができるからである。
【００４６】
基準層２０を配線層１６および１８の上に配置しているため、基準層２０がシールドとして機能する。また基準層２０を大幅に加工せずに、配線層１６および１８にインダクタおよびキャパシタなどの受動素子を形成することができる。このためＬＰＦを含むＷＬＣＳＰを形成することができる。インダクタＬ１およびＬ２は配線層１６および１８のどちらに形成してもよい。
【００４７】
配線１６ａのなす四角形の対角線に位置する頂点１６ｆおよび１６ｉが、キャパシタＣ１またはＣ２を介して、配線１８ａのなす四角形の対角線に位置する頂点１８ｆおよび１８ｉに接続される。四角形の別の対角線に位置する頂点１６ｇおよび１６ｈが、インダクタＬ１またはＬ２を介して、対角線に位置する頂点１８ｇおよび１８ｈに接続される。この構成以外に例えば、四角形の辺の端部に位置する２つの頂点がキャパシタまたはインダクタを介して接続されてもよい。
【実施例２】
【００４８】
図１０（ａ）は実施例２における配線１６ａおよび１８ａを拡大した平面図である。図１０（ｂ）は配線１６ａおよび１８ａならびに基準層２０の断面図である。実施例１と同じ構成については説明を省略する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、配線間の距離Ｄは、絶縁膜の厚さＴ１および配線の幅（Ｗ１またはＷ２）より大きい。このため配線間の電気的な干渉が効果的に抑制され、高周波フィルタの周波数特性が改善する。
【００４９】
実施例１および２のように、配線１６ａと配線１８ａとの間の距離Ｄが配線幅（Ｗ１またはＷ２）以上であることが好ましい。図４（ａ）および図１０（ａ）に示したように、配線１６ａと配線１８ａとは幅方向において重ならず、離間する。これにより配線間の干渉が抑制され、高周波フィルタの周波数特性を効果的に改善することができる。特に実施例２のように距離Ｄを絶縁膜１３の厚さより大きくすることで、配線間の干渉をさらに抑制することができる。距離Ｄは絶縁膜１３の厚さおよび配線幅と同じかそれ以上、例えば１．５倍以上、２倍以上、３倍以上などとしてもよい。
【実施例３】
【００５０】
図１１（ａ）は実施例３における配線１６ａおよび１８ａを拡大した平面図である。図１１（ｂ）は配線１６ａおよび１８ａならびに基準層２０の断面図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、配線１６ａの−Ｘ側の一辺と配線１８ａの＋Ｘ側の一辺とが重なる。配線１６ａの中心（線Ｄ１）は配線１８ａの中心（線Ｄ２）に重ならない。
【００５１】
実施例３によれば、配線１６ａと配線１８ａとがＺ方向から見て隣接しているが、中心は互いに重ならない。これにより配線１６ａと配線１８ａとが干渉しにくいため、周波数特性を改善することができる。
【実施例４】
【００５２】
図１１（ｃ）は実施例４における配線１６ａおよび１８ａを拡大した平面図である。図１１（ｄ）は配線１６ａおよび１８ａならびに基準層２０の断面図である。図１１（ｃ）および図１１（ｄ）に示すように、配線１６ａの一部と配線１８ａの一部とは重なる。配線１６ａの−Ｘ側の端部は線Ｄ２に重なり、配線１８ａの＋Ｘ側の端部は線Ｄ１に重なる。配線１６ａの中心（線Ｄ１）は配線１８ａの中心（線Ｄ２）に重ならない。配線１６ａの配線１８ａからはみ出す部分の幅Ｗ３は例えば５μｍである。
【００５３】
実施例４のように配線１６ａと配線１８ａとは幅方向において一部重なると、配線１６ａの一部と配線１８ａとが干渉するが、完全に重なる場合よりは干渉しにくい。このため周波数特性を改善することができる。配線１６ａの幅の半分以上が配線１８ａと重なってもよい。配線１６ａの中心（Ｄ１）と配線１８ａの中心（Ｄ２）とが重ならず、配線１６ａが配線１８ａに完全に覆われなければよい。
【実施例５】
【００５４】
図４（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）および図１１（ｄ）に示したように、配線層１６と基準層２０との距離は、配線層１８と基準層２０との距離より大きい。このため伝送線路４０の特性インピーダンスが伝送線路４２の特性インピーダンスと異なる恐れがある。そこで実施例５では、配線１６ａの幅Ｗ１を配線１８ａの幅Ｗ２および絶縁膜１３の厚さＴ１より大きくする。
【００５５】
図１２（ａ）は実施例５における配線１６ａおよび１８ａを拡大した平面図である。図１２（ｂ）は配線１６ａおよび１８ａならびに基準層２０の断面図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す幅Ｗ１は幅Ｗ２より大きい。例えば配線１６ａと基準層２０との距離が配線１８ａと基準層２０との距離の２倍ならば、幅Ｗ１を幅Ｗ２の２倍とすればよい。すなわち、配線１６ａと基準層２０との間の距離と、配線１８ａと基準層２０との間の距離との比を、配線幅の比（Ｗ１：Ｗ２）と同じとする。これにより伝送線路４０の特性インピーダンスを伝送線路４２の特性インピーダンスと同程度にすることができる。
【実施例６】
【００５６】
図１３（ａ）は実施例６に係る高周波フィルタ６００を例示する平面図である。図１３（ｂ）は高周波フィルタ６００の回路図である。図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、配線１６ｅは頂点１８ｇに接続されている。他の構成は実施例１と同じである。
【００５７】
図１４は実施例６に係る高周波フィルタ６００の周波数特性のシミュレーションの結果である。図１４に示すように、通過帯域である２２〜３０ＧＨｚにおける挿入利得は高い。例えば２２ＧＨｚにおいて約−２．１６ｄＢ、３０ＧＨｚにおいて約−２．２０ｄＢである。一方、抑圧帯域である４４〜６０ＧＨｚにおける挿入利得は低い。４４ＧＨｚにおいて約−３１．４１ｄＢであり、６０ＧＨｚにおいて約−２３．１６ｄＢである。このように、抑圧帯域の抑圧量がより大きくなり、４４〜１００ＧＨｚの広い帯域において２０ｄＢ以上の大きな抑圧量が得られる。以上のように実施例６によれば、実施例１と同様に高周波フィルタの周波数特性が改善する。
【００５８】
実施例６においては、入力端子（頂点１６ｆに対応）から出力端子（頂点１８ｇに対応）までの間に、電気長の異なる複数の経路が存在する。例えば伝送線路２本で形成される、電気長が約１６０μｍの経路が存在する。また伝送線路６本で形成される、電気長が約４８０μｍの経路が存在する。このため図１４に示したように広帯域において抑圧が改善する。例えば高い周波数の信号は、伝送線路２本で形成される短い経路を通ることで打ち消し合う。高周波信号の入力端子から出力端子までの間の複数の経路の少なくとも１つが、他の経路とは異なる電気長を有することで、広い帯域における抑圧量が大きくなる。
【実施例７】
【００５９】
図１５（ａ）は実施例７に係る高周波フィルタ７００を例示する平面図である。図１５（ｂ）は基準層２０を例示する平面図である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、基準層２０に３つの開口部２０ｌが設けられている。図１５（ａ）に示すように、開口部２０ｌのそれぞれは、複数の配線１６ａのうち四角形の上側（＋Ｙ側）半分に位置し、Ｙ方向に延伸するものに重なり、かつ前述の配線１６ａに対応する配線１８ａに重なる。開口部２０ａのＸ方向の幅は例えば９０μｍであり、配線１６ａおよび１８ａが内側に収まればよい。他の構成は実施例１と同じである。
【００６０】
図１６（ａ）は高周波フィルタ７００の回路図である。伝送線路４０ａは、図１５（ａ）の開口部２０ｌに重なる配線１６ａと基準層２０とで形成される。伝送線路４２ａは、図１５（ａ）の開口部２０ｌに重なる配線１８ａと基準層２０とで形成される。基準層２０に開口部２０ｌが設けられているため、開口部２０ｌ下の配線１６ａおよび１８ａと基準層２０との電気的な結合は弱くなる。このため、伝送線路４０ａは、伝送線路４０に比べ小さな容量成分を有し、大きなインダクタ成分を有する。また、伝送線路４２ａは、伝送線路４２に比べ小さな容量成分を有し、大きなインダクタ成分を有する。
【００６１】
図１６（ｂ）は高周波フィルタ７００の周波数特性のシミュレーションの結果である。挿入利得は、例えば２２ＧＨｚにおいて約−１．７２ｄＢ、３０ＧＨｚにおいて約−１．８５ｄＢ、４４ＧＨｚにおいて約−２１．６３ｄＢ、６０ＧＨｚにおいて約−４５．５１ｄＢである。実施例７によれば通過帯域における損失量は小さく、例えば２２〜３０ＧＨｚにおいて−１．８ｄＢ程度である。また、抑圧帯域の抑圧量が大きく、例えば４４〜６０ＧＨｚにおいて２１ｄＢ以上である。
【００６２】
実施例７によれば、伝送線路４０ａおよび４２ａが大きなインダクタ成分を有することで、大きな抑圧量が得られると考えられる。例えば図１６（ｂ）に示したように、４０〜６０ＧＨｚ、特に５０〜６０ＧＨｚにおいて抑圧量が大きくなる。図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示したように複数の開口部２０ｌを設けることで、図１６（ｂ）に示すように複数の伝送線路４０ａおよび４２ａが形成される。これにより周波数特性を効果的に改善することができる。
【実施例８】
【００６３】
図１７は実施例８に係る高周波フィルタ８００を例示する平面図である。図１８（ａ）は配線層１８を例示する平面図である。図１８（ｂ）は基準層２０を例示する平面図である。
【００６４】
図１７および図１８（ａ）に示すように、配線層１８は配線１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｅおよび１８ｍを含む。配線１８ａと配線１８ｍとは網目形状に接続されている。配線層１８における網目形状とは、十字を含む四角形（cross in square）の上半分の部分を下半分の部分に対して＋Ｘ側にスライドさせた形状である。網目形状の上半分においてＹ方向に延伸する３本の配線１８ｍは、配線１８ａより長く、また配線１８ｍはＹ方向において配線１８ａとは重ならない。配線層１６のインダクタＬ１の一端は配線層１８の配線１８ｊと重なり、ビア電極３０により接続されている。
【００６５】
図１７および図１８（ｂ）に示すように、基準層２０に３つの開口部２０ｌが設けられている。図１７に示すように、配線１８ｍは配線１６ａと重なり、開口部２０ｌは配線１６ａおよび１８ｍに重なる。実施例８における開口部２０ｌは実施例７に比較してＹ方向に長く、Ｘ方向には小さい。開口部２０ｌのＸ方向の幅は例えば２０μｍであり、配線１６ａ一本分の幅より大きければよい。開口部２０ｌのＹ方向の長さは例えば６５μｍである。配線１８ｍは、図１６（ａ）の例と同様に伝送線路４２ａを形成する。他の構成は実施例１と同じである。
【００６６】
図１９は高周波フィルタ８００の周波数特性のシミュレーションの結果である。挿入利得は、例えば２２ＧＨｚにおいて約−１．６５ｄＢ、３０ＧＨｚにおいて約−２．６３ｄＢ、４４ＧＨｚにおいて約−３３．２６ｄＢ、６０ＧＨｚにおいて約−２３．３９ｄＢである。実施例７によれば通過帯域における損失量は小さく、例えば２２〜３０ＧＨｚにおいて−２．６ｄＢ程度である。また４０〜９０ＧＨｚの広い帯域において２０ｄＢ以上の抑圧量が得られる。
【００６７】
実施例８によれば、実施例７と同様に、伝送線路４０ａおよび４２ａは大きなインダクタ成分を有する。また、開口部２０ｌが小さくなるため、開口部２０ｌとは重ならない配線１６ａおよび１８ａと基準層２０との結合が強くなる。このため図１９に示したように、広帯域において大きな抑圧量が得られると考えられる。
【実施例９】
【００６８】
図２０は実施例９に係る高周波フィルタ９００を例示する平面図である。基準層２０は実施例７と同じものであり、開口部２０ｌを有する。配線層１８は実施例６と同じものであり、配線１６ｅは配線層１８の頂点１８ｇに接続されている。図２０に示すように、３つの開口部２０ｌのそれぞれは、配線１６ａおよび１８ａに重なる。他の構成は実施例１と同じである。
【００６９】
図２１（ａ）は高周波フィルタ９００の回路図である。図１６（ａ）の例と同様に、伝送線路４０、４０ａ、４２および４２ａが形成される。出力端子１６ｅはノード１８ｇに接続されている。
【００７０】
図２１（ｂ）は高周波フィルタ９００の周波数特性のシミュレーションの結果である。挿入利得は、例えば２２ＧＨｚにおいて約−１．８５ｄＢ、３０ＧＨｚにおいて約−２．７４ｄＢ、４４ＧＨｚにおいて約−３３．７１ｄＢ、６０ＧＨｚにおいて約−３１．６１ｄＢである。実施例９によれば通過帯域における損失量は小さく、例えば２２〜３０ＧＨｚにおいて−２．７ｄＢ程度である。また、抑圧帯域の抑圧量が大きく、例えば４４〜６０ＧＨｚにおいて２５ｄＢ以上である。
【００７１】
実施例９によれば、実施例６と同様に異なる電気長の経路が形成され、また実施例７と同様にインダクタ成分の大きな伝送線路が形成される。このため広帯域において抑圧量が大きくなる。
【００７２】
開口部２０ｌは１つでもよい。すなわち基準層２０のうち、配線層１６および１８のそれぞれの少なくとも１つの配線と重なる領域に基準層２０が設けられればよい。図１５（ａ）、図１５（ｂ）、図１７および図２０（ａ）に示したように基準層２０の複数の領域のそれぞれに開口部２０ｌを設けることで、図１６（ｂ）に示すように複数の伝送線路４０ａおよび４２ａが形成される。これにより周波数特性を効果的に改善することができる。
【００７３】
実施例７および８においては、高周波信号のいずれの経路も開口部２０ｌ下の配線を含む。つまり高周波信号はインダクタ成分の大きな伝送線路により伝送される。このため広帯域において抑圧量が大きくなる。実施例９においては、開口部２０ｌ下の配線を通らない経路も存在する。高周波信号の経路のうち、少なくとも一つが開口部２０ｌに重なればよい。すなわち、配線層１６の配線の少なくとも１つと、配線層１８の対応する配線と重なる領域に開口部２０ｌが設けられている。
【００７４】
実施例１〜９において、頂点１６ｆ〜１６ｉおよび１８ｆ〜１８ｉから適宜選んだ頂点を入力端子または出力端子に対応させることができる。実施例１のように、Ｚ方向から見て、四角形の対角線に位置する頂点１６ｆおよび頂点１８ｉでもよい。実施例６のように、四角形の辺の両端に位置する頂点１６ｆおよび頂点１８ｇでもよい。配線層１６の頂点１６ｆ〜１６ｉのうち１つが出力端子に対応し、配線層１８の頂点１８ｆ〜１８ｉのうち１つが入力端子に対応してもよい。また通過帯域および抑圧帯域の周波数に応じて伝送線路４０および４２の電気長を変更することもできる。例えば入力端子と出力端子との間において、通過帯域の信号が強め合い、抑圧帯域の信号が打ち消し合うように、電気長を定める。
【００７５】
実施例１〜９はＬＰＦの例であるが、高周波フィルタは例えばハイパスフィルタ（ＨＰＦ：High Pass Filter）またはバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）などでもよい。所望の周波数の信号が打ち消し合うように、端子間の電気長を調節することができる。これにより高周波フィルタの周波数特性を改善することができる。
【００７６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７７】
１０                                基板
１２〜１５                          絶縁膜
１６、１８                          配線層
１６ａ〜１６ｅ、１８ａ〜１８ｅ、１８ｊ〜１８ｍ
配線
１６ｆ〜１６ｉ、１８ｆ〜１８ｉ      頂点
１７、１９                          回路
２０                                基準層
２０ａ、２０ｌ                      開口部
２０ｂ〜２０ｋ                      電極
３０                                ビア電極
４０、４２、４０ａ、４２ａ          伝送線路
５０、５２                          並列共振回路
５１、５３、５５、５７              端子
５４、５６                          直列共振回路
５８、Ｌ１、Ｌ２                    インダクタ
Ｃ１、Ｃ２                          キャパシタ
１００、１００Ｒ、２００Ｒ、６００、７００、８００、９００
高周波フィルタ
【図１】
2018056979.tif 000005
【図２】
2018056979.tif 000006
【図３】
2018056979.tif 000007
【図４】
2018056979.tif 000008
【図５】
2018056979.tif 000009
【図６】
2018056979.tif 000010
【図７】
2018056979.tif 000011
【図８】
2018056979.tif 000012
【図９】
2018056979.tif 000013
【図１０】
2018056979.tif 000014
【図１１】
2018056979.tif 000015
【図１２】
2018056979.tif 000016
【図１３】
2018056979.tif 000017
【図１４】
2018056979.tif 000018
【図１５】
2018056979.tif 000019
【図１６】
2018056979.tif 000020
【図１７】
2018056979.tif 000021
【図１８】
2018056979.tif 000022
【図１９】
2018056979.tif 000023
【図２０】
2018056979.tif 000024
【図２１】
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