(57)【要約】【解決手段】本発明は高周波の伝送路に関しており、伝送路は、伝送路の構造体の下に配置され、伝送路のライン方向に一般的に直交する方向に平行な複数の微小なストリップ片に分割された遮蔽面(4) に対応した導電性テープ(6) を備えており、微小なストリップ片は、導電性テープに対して移動可能である。
2013523036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遅波コプレーナ導波路型の高周波の伝送路において、
該伝送路の構造体の下に配置され、前記伝送路のライン方向に直交する一般的な方向を有する平行な複数の微小なストリップ片に分割された遮蔽面(4) に対応した導電性テープ(6) を備えており、
前記遮蔽面は、前記導電性テープに対して移動可能であることを特徴とする伝送路。
【請求項２】
前記遮蔽面を移動させることが可能な静電気手段を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の伝送路。
【請求項３】
前記遮蔽面の下に第２の導電性面(10)を更に備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝送路。
【請求項４】
前記複数の微小なストリップ片に選択的にバイアスをかけるための手段を更に備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の伝送路。
【請求項５】
横方向に移動可能な同一平面上の接地テープ(8,9) が前記導電性テープ(6) を囲んでいることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の伝送路。
【請求項６】
前記接地テープを横方向に静電気的に移動させるための手段を更に備えていることを特徴とする請求項５に記載の伝送路。
【請求項７】
第１の導電性面(10)と、複数の微小なストリップ片に分割された第２の導電性面、つまり遮蔽面(4) と、接地テープ(8,9) に囲まれた導電性テープ(6) とを半導体基板上に備えており、
空隙が、前記第１の導電性面の近傍まで少なくとも前記接地テープ、前記導電性テープ及び前記遮蔽面の幅の一部の下に延びていることを特徴とする請求項１に記載の伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波（RF）伝送路に関する。無線周波は、ミリ波帯域又はサブミリ波帯域に属し、例えば10乃至500GHzの周波数帯域に属する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン上に複数の集積回路を連続的に設けることにより、無線周波帯域の超高周波での動作が可能になる。使用される受動素子として、アダプタ、減衰器、電力分割器及びフィルタがある。これらの要素を連結する伝送路が、RF回路内の基本的な要素を形成する。シリコン技術を使用するためには、高品質因子を有するチップ上の伝送路が必要である。実際に品質因子は、所与の位相シフトに関する伝送路の挿入損失を表わすので重要なパラメータである。更にこのような伝送路は、所定の位相シフトを与えて、使用される周波数に関して所定の特性インピーダンスを有する必要がある。
【０００３】
一般に伝送路は、横方向の大きさが10乃至50μm であり、厚さが略１μm （使用される技術に応じて0.5 乃至３μm の範囲内）の導電性テープから形成されている。導電性テープは、一又は複数の横方向の上部又は下部の導体に囲まれており、導体は、導電性テープを有する導波路型構造を構成するための接地面を形成している。電子集積回路の形成と適合する技術では、導電性テープ及び接地面は、半導体基板の上方に形成された金属被膜レベルの要素から形成されている。
【０００４】
特に高性能な一種の伝送路が米国特許第6950590 号明細書に開示されており、米国特許第6950590 号明細書の図4aが本願の図１に相当する。絶縁体127 によって隔てられた金属レベルの要素で覆われたシリコン基板128 上に、下方接地面136 が形成されており、下方接地面136 は、幅が例えば0.1 乃至３μm と小さい平行なストリップ片に分割されている。より高い金属被膜レベルには、中央の導電性テープ122 が形成されており、導電性テープ122 は、横方向の同一平面上にある接地テープ124,126 に囲まれた実際の伝送路を形成している。
【０００５】
このような伝送路の特徴及び利点が、前述の特許公報に詳細に記載されている。導電性テープ122 及び接地テープ124,126 は同一平面上にあり、このような構造体は現在、コプレーナ導波路又はCPW と呼ばれている。更に、前述の特許公報に示されているように、このような構造体は遅波コプレーナ導波路又はS-CPW を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第6950590 号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１に示されているような構造体では、所定の周波数で所与の特性インピーダンスに加えて所与の位相特性も得るべく、様々な要素の大きさが最適化されている。伝送路が一旦形成されると、これらの特性を修正することが不可能である。例えば、複数の様々な周波数に関して所与の同一の位相シフトを有する移相器、又は様々なインピーダンスを整合させることが可能なインピーダンス整合器を形成することが不可能である。
【０００８】
従って、本発明は、特にマイクロ電子集積回路上に一体化され得るコプレーナ導波路型の伝送路を提供し、該伝送路では、選択された周波数で且つ選択された特性インピーダン
スに関して位相シフトを最適化し、且つ異なる動作周波数又は異なる特性インピーダンスと整合させるべく伝送路のパラメータを修正するために、導波路の様々なパラメータが調整可能である。
【０００９】
従って、特性インピーダンスと遅延（つまり、伝送路の入力での信号と伝送路の出力での信号との位相差）とが別々に最適化され得る伝送路を形成することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態は、少なくとも１つの導電性面に対応した導電性テープを備えており、前記少なくとも１つの導電性面は前記導電性テープに対して移動可能であることを特徴とする高周波の伝送路を提供する。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、前記伝送路は遅波コプレーナ導波路型である。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、前記少なくとも１つの導電性面は、前記伝送路の構造体の下に配置され、前記伝送路のライン方向に直交する一般的な方向を有する平行な複数の微小なストリップ片に分割された遮蔽面である。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、前記伝送路は、前記導電性面を移動させるための静電気手段を備えている。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、前記伝送路は、前記遮蔽面の下の第２の導電性面を備えている。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、前記伝送路は、前記複数の微小なストリップ片に選択的にバイアスをかけるための手段を備えている。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、前記少なくとも１つの導電性面は、前記導電性テープを横方向に囲む移動可能な同一平面上の接地テープから形成されている。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、前記伝送路は、前記接地テープを横方向に静電気的に移動させるための手段を備えている。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、前記伝送路は、第１の導電性面と、複数の微小なストリップ片に分割された第２の導電性面、つまり遮蔽面と、接地テープに囲まれた導電性テープとを半導体基板上に備えており、空隙が、前記第１の導電性面の近傍まで少なくとも前記接地テープ、前記導電性テープ及び前記遮蔽面の長さの一部の下に延びている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】米国特許第6950590 号明細書の図4aに相当する図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係る伝送路の一状態を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に係る伝送路の一状態を示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態に係る伝送路の一状態を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態に係る伝送路を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態に係る伝送路を示す斜視図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態に係る伝送路を示す平面図である。
【図４】本発明の別の実施形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の前述及び他の目的、特徴及び利点を、添付図面を参照して本発明を限定するも
のではない具体的な実施形態について以下に詳細に説明する。
【００２１】
尚、マイクロ電子要素の表示ではよくあるように、ほとんどの場合、様々な図面の要素は正しい縮尺で示されていない。
【００２２】
図2Aは、S-CPW 型の伝送路を示す断面図である。この構造体の斜視図が、図１に示されている構造体の斜視図と同様になる。
【００２３】
例えばシリコンから形成された、例えば半導体基板である基板1 上に、絶縁材料から形成された絶縁体2 によって隔てられた複数の金属被膜レベルが形成されている。中間の金属被膜レベルには、図１に示されている下方接地面136 と同様の微小なストリップ片に分割された遮蔽面4 が形成されている。この中間の金属被膜レベルの上方には、導電性テープ122 と同様の中央の伝送テープ6 が形成されており、この伝送テープ6 の両側に、図１に示されている接地テープ124,126 と同様の側方の接地テープ8,9 が形成されている。
【００２４】
更に、示されている実施形態では、金属被膜面10が下方の金属被覆レベルに設けられている。金属被膜面10は、遮蔽面4 の微小なストリップ片と平行な微小なストリップ片に分割されてもよい。
【００２５】
空隙12が伝送テープ6 の下と伝送テープ6 の両側とに真空空間を画定するために設けられている。示された例では、空隙12は、伝送テープ6 及び接地テープ8,9 の幅に亘って絶縁体2 中に延びており、金属被膜面10のほんの少し上まで設けられている。従って、遮蔽面4 の微小なストリップ片は、絶縁体2 に横方向に固定されており、遮蔽面4 の中央部分は固定されていない。直流電位差が遮蔽面4 と金属被膜面10との間に与えられる場合、図2Bに示されているように、遮蔽面4 の金属の微小なストリップ片は金属被膜面10によって下方に引き付けられる。逆に、電位差が伝送テープ6 と遮蔽面4 の微小なストリップ片との間に与えられる場合、図2Cに示されているように、微小なストリップ片は伝送テープ6 によって上方に引き付けられる。尚、図示されていない絶縁体が、これらの要素の短絡を妨げるために伝送テープ6 の下、及び／又は微小なストリップ片上に形成されている。
【００２６】
図2Aの断面図に示されていないが、伝送路の長さ方向の一部分のみが空隙12の上方に設けられており、伝送路のテープ（伝送テープ及び接地テープ）の各々が断面の後方及び前方に設けられた絶縁部分に接していることは明らかである。
【００２７】
主作用として、伝送テープ6 と遮蔽面4 の微小なストリップ片との距離が増減することにより、伝送路の等価静電容量Ceq が修正される。このため、伝送路の特性インピーダンスZ = (Leq/Ceq)1/2が修正される。Leq は伝送路の等価インダクタンスである。相関的に、伝搬信号の位相速度vφ＝1/(Leq・Ceq)1/2 が修正され、その結果、伝送路の電気的な長さθ＝l(ω/vφ)が修正される。ここで、l は伝送路の物理的な長さを表し、ωは伝搬信号の角周波数を表す。
【００２８】
等価静電容量Ceq は、接地面である遮蔽面4 と下方の金属被膜面10又は伝送路との間に可変の電位差を与えることにより修正され得る。しかしながら、実際には、停止状態では遮蔽面4 の微小なストリップ片が略水平であり（図2A）、第２の状態ではこれらの微小なストリップ片が低い端位置にあり（図2B）、第３の状態では微小なストリップ片が高い端位置にある（図2C）ように電位を与えることにより絶対的に動作することが好ましい。
【００２９】
静電容量の変化を微細に調整するために、選択された数の微小なストリップ片に選択的にバイアスをかけることにより下方の導電性面又は導電性テープを用いて静電引力を生成することが可能な電位を与えて、遮蔽面4 の選択された数の微小なストリップ片を選択的
に移動させてもよい。
【００３０】
既に示されているように、等価静電容量Ceq を選択的に修正することが可能であるため、伝送路の特性インピーダンスと伝送路内の信号の位相速度とを修正することが可能になる。しかしながら、このため、２つのパラメータを別々に設定することが不可能である。特性インピーダンスと位相速度とを別々に設定することを可能にするために、本発明の実施形態では、接地テープと伝送テープとの横方向の距離を設定可能にしてあるので、伝送路の等価インダクタンスLeq が本質的に修正される。
【００３１】
このような別々の設定を可能にする構造体の第１の実施形態が図3A,3B,3Cに示されており、図3A,3B,3Cは夫々断面図、斜視図及び平面図である。図3A,3B,3Cをまとめて以下に説明する。
【００３２】
図3A,3B,3Cに示されている構造体は図2Aに示されている構造体と同様である。構造体は、下方の導電性面である金属被覆面10と、中間の遮蔽面4 と、接地テープ8,9 に囲まれた中央の伝送テープ6 とを備えている。図２に示されている構造体の場合には、接地テープ8,9 は必ずしも空隙12の上方に完全に設けられている必要がなかったが、本実施形態では、接地テープ8,9 と外側の側方電極21,22 との間の電圧差の作用により、接地テープ8,9 は横方向に移動可能になるように、空隙12の上方に完全に設けられている必要がある。接地テープ8 及び接地テープ9 は、ブレード25-1，25-2及びブレード26-1，26-2により絶縁体2 上に夫々形成されたパッド23-1，23-2及びパッド24-1，24-2に夫々連結されている。ブレード25-1，25-2及びブレード26-1，26-2はばねを形成しており、接地テープ8,9 が側方電極21,22 によって引き付けられるときに接地テープ8,9 の移動を可能にする。言うまでもなく、中央の導体である伝送テープ6 と接地面である接地テープ8,9 との間に静電引力が更に印加されてもよい。
【００３３】
停止システムが、複数の接地面の移動を制限して、これらの接地面と側方電極21,22 又は中央の導体である伝送テープ6 との短絡を妨げるために設けられてもよい。このような停止システムは、例えば様々な要素の側面に設けられた絶縁層上に形成されてもよい。
【００３４】
伝送テープに対する接地テープのこのような相対移動により、主として伝送路の等価インダクタンスLeq が修正される。従って、等価インダクタンスLeq 及び等価静電容量Ceq、ひいては特性インピーダンスZ 及び位相速度vφが別々に設定され得る。
【００３５】
図４は、本発明の他の実施形態を示す平面図である。伝送路は、連続したｎ個の伝送路の要素30-1，30-2，... ，30-nに分割されており、各要素は、図3A,3B,3Cに示されている構造体を備えている。このため、設定する可能性が増えるのは当然である。
【００３６】
本発明は、当業者に容易に想起させる様々な変更、調整及び改善を行うことが可能である。様々な手段が、遮蔽面、伝送テープ及び接地テープを互いに対して移動させるために使用されてもよい。
【００３７】
本発明は、S-CPW 型構造に適用した具体例の内容に関して述べられている。しかしながら、本発明が一般に、伝送テープと様々な接地面との距離に応じた複数のパラメータを有する他のタイプの伝送路に適用されることを理解すべきである。
【００３８】
既に示されているように、遮蔽面4 を移動させる際に、遮蔽面4 を上方にのみ又は下方にのみ移動させるようにしてもよい。更に、遮蔽面4 を選択的に移動させるようにしてもよい。つまり、遮蔽面4 を形成する構造体の様々な微小なストリップ片が別々に移動可能であってもよい。詳細な実施形態では、微小なストリップ片の２つの端部が埋設されてい
る。更にこれらの微小なストリップ片が中途部分で途切れており、微小なストリップ片の端部の内の一方が（伝送テープ6 の下又は接地テープ8,9 の下に）埋設されて、埋め込まれた梁が形成されてもよい。この場合、遮蔽面4 を形成する梁を埋設するために、少なくとも伝送テープ又は接地テープの中央部分が絶縁体上に設けられる。
【００３９】
様々な他の実施形態が、横方向の移動に関して更に使用されてもよい。特に、引き付けるための側方電極21,22 と接地テープ8,9 とが互いに入り込むような構造によって連結されてもよい。更に、ばねを形成するブレード25-1，25-2，26-1，26-2が、例えば蛇行形状のような様々な構成を有してもよい。
【００４０】
本明細書に記載されている構造の利点の内の１つは、このような構造が、マイクロ電子集積回路の上方で相互連結部分を形成すべく一般に使用される金属被膜レベルを形成するための現行の技術と適合することである。
【００４１】
単なる一例として、60GHz に近い周波数で作動するよう構成される伝送路のために、以下の大きさを選択してもよい。
−  テープ幅、及び伝送テープ6 と接地テープ8,9 との距離が７乃至15μm である。
−  金属被膜レベル間の垂直距離が0.5 乃至２μm である。
−  接地テープ8,9 と側方電極21,22 との距離が0.5 乃至２μm である。
【００４２】
このような値により、約10ボルト程度の値を有する電圧を用いて様々な要素の静電気による移動を制御することが可能になり、静電容量の値及びインダクタンスの値を1.5 乃至３倍に変化させることが可能になる。
【図１】
2013523036.tif 000003
【図２Ａ】
2013523036.tif 000004
【図２Ｂ】
2013523036.tif 000005
【図２Ｃ】
2013523036.tif 000006
【図３Ａ】
2013523036.tif 000007
【図３Ｂ】
2013523036.tif 000008
【図３Ｃ】
2013523036.tif 000009
【図４】
2013523036.tif 000010
【国際調査報告】
2013523036.tif 000011
2013523036.tif 000012
2013523036.tif 000013
2013523036.tif 000014
2013523036.tif 000015
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