(57)【要約】  本発明の一実施形態により構成された無線周波数（ＲＦ）（１００）回路が、集積受動デバイス（ＩＰＤ）加工技術を用いて基板上に組み立てられる。ＲＦ回路（１００）（例えば、高調波フィルタ）は、１つ以上のＲＦ信号路部（２０４）と、ＲＦ信号路部に近接して配置された集積ＲＦ結合器（３０４）とを備える。集積ＲＦ結合器（３０４）、その出力（２１２）及び接地接触パッド（２１０）、並びにその整合回路網（２０８）は、同じ基板上に同じＩＰＤ加工技術を用いて組み立てられる。集積ＲＦ結合器はＲＦ回路のダイ実装面積を増加させることなく、効率的で再現可能なＲＦ結合を提供する。
2008526106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
半導体基板上に形成されており、かつ、無線周波数（ＲＦ）信号路部を含むＲＦ回路と、
半導体基板上に形成されており、かつ、ＲＦ信号路部に近接して配置された結合部を含むＲＦ結合器と、からなる電子装置。
【請求項２】
ＲＦ回路は半導体基板上に形成された幾つかの集積受動デバイスを含む請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
ＲＦ信号路部は半導体基板上の第１の金属層から形成されており、結合部は半導体基板上の第２の金属層から形成されている請求項１に記載の電子装置。
【請求項４】
結合部はＲＦ信号路部に平行である請求項１に記載の電子装置。
【請求項５】
結合部はＲＦ信号路部に隣接している請求項１に記載の電子装置。
【請求項６】
結合部のうちの少なくとも一部はＲＦ信号路部の下に配置されている請求項１に記載の電子装置。
【請求項７】
ＲＦ回路は高調波フィルタとして構成されている請求項１に記載の電子装置。
【請求項８】
半導体基板と、
半導体基板上に形成されており、かつ、第１の側面及び第１の側面に対向する第２の側面を有する無線周波数（ＲＦ）信号路部を含むＲＦ回路と、
半導体基板上に形成されており、かつ、ＲＦ信号路部の第１の側面に近接して配置された第１の結合部及びＲＦ信号路部の第２の側面に近接して配置された第２の結合部を含むＲＦ結合器と、からなる電子装置。
【請求項９】
ＲＦ回路は半導体基板上に形成された幾つかの集積受動デバイスを含む請求項８に記載の電子装置。
【請求項１０】
第１の結合部はＲＦ信号路部の第１の側面に平行であり、第２の結合部はＲＦ信号路部の第２の側面に平行である請求項８に記載の電子装置。
【請求項１１】
第１の結合部は第２の結合部へ接続されている請求項８に記載の電子装置。
【請求項１２】
第１の結合部は第１の出力端及び第１の接地端を有することと、
第２の結合部は第２の出力端及び第２の接地端を有することと、
第１の出力端は第２の出力端へ接続されていることと、
第１の接地端は第２の接地端へ接続されていることと、を含む請求項１１に記載の電子装置。
【請求項１３】
第１の結合部はＲＦ信号路部を跨ぐブリッジを介して第２の結合部へ接続されている請求項１１に記載の電子装置。
【請求項１４】
第１の結合部は接続部を介して第２の結合部へ接続されていることと、
ＲＦ信号路部は接続部に跨がるブリッジを含むことと、を含む請求項１１に記載の電子装置。
【請求項１５】
半導体加工技術を用いて、結合部を含む無線周波数（ＲＦ）結合器を基板上に形成するＲＦ結合器形成工程と、
同半導体加工技術を用いて、結合部に近接して配置されたＲＦ信号路部を同基板上に形成する信号路形成工程と、
同半導体加工技術を用いて、ＲＦ信号路部へ接続されている１つ以上の集積受動デバイスを同基板上に形成する受動デバイス形成工程と、からなる電子装置組立方法。
【請求項１６】
結合部及びＲＦ信号路部は結合部がＲＦ信号路部に平行であるように形成される請求項１５に記載の電子装置組立方法。
【請求項１７】
結合部及びＲＦ信号路部は結合部のうちの少なくとも一部がＲＦ信号路部の下に配置されるように形成される請求項１５に記載の電子装置組立方法。
【請求項１８】
ＲＦ信号路部は第１の側面及び第１の側面に対向する第２の側面を有するように形成されることと、
ＲＦ結合器形成工程は第１の結合部及び第１の結合部に接続された第２の結合部を形成する工程を含むことと、
ＲＦ結合器及びＲＦ信号路部は、第１の結合部がＲＦ信号路部の第１の側面に近接して配置され、かつ、第２の結合部がＲＦ信号路部の第２の側面に近接して配置されるように形成されていることと、を含む請求項１５に記載の電子装置組立方法。
【請求項１９】
ＲＦ結合器形成工程は、ＲＦ信号路部を跨ぎ、かつ、第１の結合部を第２の結合部に接続するブリッジを形成する工程を含む請求項１８に記載の電子装置組立方法。
【請求項２０】
ＲＦ結合器形成工程は第１の結合部と第２の結合部との間に接続部を形成する工程を含むことと、
信号路形成工程は接続部に跨がるブリッジを形成する工程を含むことと、を含む請求項１８に記載の電子装置組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子構成要素に関する。より詳細には、本発明は集積受動デバイスを用いる電子構成要素に用いるための無線周波数（ＲＦ）結合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術には、高周波数データ通信用途のために設計された電子装置や構成要素がふんだんに盛り込まれている。そのような装置や構成要素に共通の実際の用途は、セル方式電話通信システムである。この点において、高度な機能を備えた高性能携帯電話用のモジュールサイズが減少するにつれて、構成要素集積化の必要性が増大すると思われる。セル方式電話無線送信機は、フィルタ処理、インピーダンス整合、及びスイッチング等の機能用の幾つかの受動構成要素を用いる。これらの構成要素の幾つかは、モジュールパラメータ制御やコストを改善するために集積化され得る。高調波フィルタは、無線帯域上での信号選択に用いられ、他方、ＲＦ結合器は、信号レベル感知や制御に用いられる。例えば、ＲＦ結合器は、送信経路にあるＲＦ信号を、信号パワーレベル制御用の検出器に結合するために用いられ得る。従来用途では、ＲＦ結合器と高調波フィルタは、２つの別個の構成要素であり、各々、物理的なサイズは約１ｍｍ２である。そのような用途では、独特な構成要素を用いると、モジュールの全体的な実装面積は必然的に大きくなり、他方、製造組立コストが高くなる。更に、別個のＲＦ結合器を用いると、異なるデバイス組立工程が必要になり、その結果、結合性能、インピーダンス整合、及び他の動作特性が予測不可能となることがある。
【０００３】
従って、予測可能な結合特性を有する集積ＲＦ結合器が小型で低コストのＲＦ装置に含まれることが望ましい。実際の用途では、電子装置の物理的なサイズを大幅に増大させないように、ＲＦ信号ラインを有する電子装置にＲＦ結合器を組み込むことが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
本発明の一実施形態に基づき構成された電子装置には、集積ＲＦ結合器が含まれる。このＲＦ結合器は、電子装置のＲＦ部と同じ基板上に形成され、電子装置及びＲＦ結合器は、同じ半導体加工技術を用いて組み立てられる。この集積ＲＦ結合器を備えた電子装置は、装置の実装面積を増大することなく実現されるので、集積装置の全体的なサイズ及びパッケージ化要件を低減し得る。
【０００５】
本発明の上述の態様及び他の態様は、一形態では、半導体基板と、その半導体基板上に形成されており、かつ、ＲＦ信号路部を有するＲＦ回路と、同じ半導体基板上に形成されたＲＦ結合器と、を備える電子装置によって実施され得る。このＲＦ結合器は、ＲＦ信号路部に近接して配置された結合部を備える。
【０００６】
また、本発明の上述の態様及び他の態様は、半導体基板と、その半導体基板上に形成されており、かつ、ＲＦ信号路部を有するＲＦ回路と、同じ半導体基板上に形成されたＲＦ結合器と、を備える電子装置によって実施され得る。このＲＦ結合器は、ＲＦ信号路部に近接して配置された結合部を備え、結合部はＲＦ信号路部の端部に平行である。
【０００７】
また、本発明の上述の態様及び他の態様は、半導体基板と、その半導体基板上に形成されており、かつ、ＲＦ信号路部を有するＲＦ回路と、同じ半導体基板上に形成されたＲＦ結合器と、を備える電子装置によって実施され得る。このＲＦ結合器は、ＲＦ信号路部に近接して配置された結合部を備え、結合部のうちの少なくとも一部はＲＦ信号路部の上方に配置されている。
【０００８】
また、本発明の上述の態様及び他の態様は、半導体基板と、その半導体基板上に形成されており、かつ、第１の側面及び第１の側面に対向する第２の側面を有するＲＦ信号路部を含むＲＦ回路と、同じ半導体基板上に形成されたＲＦ結合器と、を備える電子装置によって実施され得る。このＲＦ結合器は、ＲＦ信号路部の第１の側面に近接して配置された第１の結合部及びＲＦ信号路部の第２の側面に近接して配置された第２の結合部を備える。ＲＦ信号路部は半導体基板上の第１の金属層から形成されており、結合部は半導体基板上の第２の金属層から形成されている。
【０００９】
また、本発明の上述の態様及び他の態様は、半導体基板と、その半導体基板上に形成されており、かつ、第１の側面及び第１の側面に対向する第２の側面を有するＲＦ信号路部を含むＲＦ高調波フィルタ回路と、同じ半導体基板上に形成されたＲＦ結合器と、を備える電子装置によって実施され得る。このＲＦ結合器は、ＲＦ信号路部の第１の側面に近接して配置された第１の結合部及びＲＦ信号路部の第２の側面に近接して配置された第２の結合部を備える。
【００１０】
また、本発明の上述の態様及び他の態様は、半導体加工技術を用いて、結合部を含むＲＦ結合器を基板上に形成する工程と、同半導体加工技術を用いて、結合部に近接して配置されたＲＦ信号路部を基板上に形成する工程と、同半導体加工技術を用いて、ＲＦ信号路部に接続されている１つ以上の集積受動デバイスを基板上に形成する工程と、からなる電子装置組立方法によって実施され得る。また、この方法は、同半導体加工技術を用いて高調波フィルタを基板上に形成する工程を含み、この場合、高調波フィルタはＲＦ信号路部及び１つ以上の集積受動デバイスを備える。
【００１１】
また、本発明の上述の態様及び他の態様は、半導体加工技術を用いて、結合部を含むＲＦ結合器を基板上に形成する工程と、同半導体加工技術を用いて、結合部に近接して配置されたＲＦ信号路部を基板上に形成する工程と、同半導体加工技術を用いて、ＲＦ信号路部に接続されている１つ以上の集積受動デバイスを基板上に形成する工程と、からなる電子装置組立方法によって実施され得る。ＲＦ信号路部は半導体基板上の第１の金属層から形成されており、結合部は半導体基板上の第２の金属層から形成されている。
【００１２】
また、本発明の上記及び他の態様は、半導体加工技術を用いて、基板上にＲＦ結合器を形成する段階であって、ＲＦ結合器が結合部を有する前記段階と、同じ半導体加工技術を用いて基板上にＲＦ信号路部を形成する段階であって、ＲＦ信号路部が、結合部に近接して配置される前記段階と、同じ半導体加工技術を用いて、少なくとも１つの集積受動デバイスを基板上に形成する段階であって、少なくとも１つの集積受動デバイスが、ＲＦ信号路部に接続される前記段階と、を伴う電子装置組立方法によって実施し得る。結合部及びＲＦ信号路部は、結合部の少なくとも一部が、ＲＦ信号路部の上方に配置されるように形成される。
【００１３】
また、本発明の上述の態様及び他の態様は、半導体加工技術を用いて、結合部を含むＲＦ結合器を基板上に形成する工程と、同半導体加工技術を用いて、結合部に近接して配置されたＲＦ信号路部を基板上に形成する工程と、同半導体加工技術を用いて、ＲＦ信号路部に接続されている１つ以上の集積受動デバイスを基板上に形成する工程と、からなる電子装置組立方法によって実施され得る。この結合部及びＲＦ信号路部は、結合部のうちの少なくとも一部がＲＦ信号路部の上方に配置されるように形成される。
【００１４】
図１は、ＲＦ高調波フィルタ１００の一般的な配置を示す概略図であり、図２は、高調波フィルタ１００の集積受動デバイス（ＩＰＤ）レイアウトの一例の透視図である。ＲＦ信号が、入力ポート１０２において、高調波フィルタ１００に入力され、所望のＲＦ帯域内にあるフィルタ処理済みＲＦ信号が、出力ポート１０４へ提供される。図２に示す実際のレイアウトにおいて、ＲＦエネルギは、絶縁（半導電性）基板上に形成された導電配線を介して伝搬する。ＲＦ入力信号に関連する高調波成分は、３つの高調波共振回路、即ち、第２高調波回路１０６、第３高調波回路１０８、及び第４高調波回路１１０によって阻止される。第２高調波回路１０６は、（インダクタＬ１がコンデンサＣ１と並列である）ＬＣタンク回路として実現され、第３高調波回路１０８は、（インダクタＬ２がコンデンサＣ２と並列である）ＬＣタンク回路として実現され、第４高調波回路１１０は、（コンデンサＣ４がインダクタＬ４と直列である）ＬＣ直列組合せとして実現される。また、高調波フィルタ１００は、入力インピーダンス整合回路１１２及び出力インピーダンス整合回路１１４も備える。入力インピーダンス整合回路１１２は、（コンデンサＣ３がインダクタＬ３と直列である）ＬＣ直列組合せとして実現され、出力インピーダンス整合回路１１４は、（コンデンサＣ５がインダクタＬ５と直列である）ＬＣ直列組合せとして実現される。高調波フィルタ１００の具体的なインダクタ及びコンデンサの値は、所望のフィルタ処理特性及び所望の出力周波数帯に応じて選択される。例えば、高調波フィルタ１００は、ＡＭＰＳ／ＧＳＭ用途（８２４〜９１５ＭＨｚ）又はＤＣＳ／ＰＣＳ用途（１７１０〜１９１０ＭＨｚ）での動作に対して適切に構成され得る。
【００１５】
実際に、ＩＰＤ（集積受動デバイス）は、構成要素及びモジュールのサイズを効果的に低減するために用いられ得る。本明細書において用いられるＩＰＤは、半導体加工技術を用いて組み立てられ得る受動電子装置、即ち、受動電子構成要素である。ＩＰＤは、半導体ウェーハ処理技術を利用することによって、極めて高い精度、優れた再現性、及び低コストで製造され得る。図２に示す高調波フィルタ１００のレイアウトは、ＩＰＤを実現したものを表し、この場合、示した全ての要素は、同じ半導体加工技術を用いて（即ち、ＩＰＤが形成される組立又は製造工程によって）、同じ基板（例えば、ＧａＡｓ、ガラス、又はセラミックスなどの半導体又は絶縁基板）上に形成される。図２において、インダクタＬ１，Ｌ２は、導電性ＲＦ信号路ループとして実現され（各インダクタの４つの“交点”では、それぞれＣ１，Ｃ２伝送路からインダクタループを絶縁するためにエアブリッジが用いられる）、また、コンデンサは、基板上の所望の場所にＩＰＤとして形成される。詳細には、インダクタＬ３，Ｌ４，Ｌ５（図２には示さず）は、それぞれの接触パッド（図２の番号１１６，１１８，１２０）と接地パッド（チップ外の場合もある）との間のボンディングワイヤとして実現される。従って、インダクタＬ３，Ｌ４，Ｌ５は実際にはＩＰＤ自体の一部ではなく、高調波フィルタ１００が“２インダクタ”ＩＰＤと呼ばれる場合もある。
【００１６】
本発明の好適な一実施形態では、ＲＦ結合器は、同じ半導体加工技術を用いて、対応するＲＦ回路（例えば、高調波フィルタ回路）と同じ基板上に形成される。このようにして、ＲＦ結合器は、ＲＦ回路の任意の適切に利用可能なＲＦ信号路部に隣接して導電配線を形成することによって、ＲＦ回路と集積され得る。この点において、図３は、本発明の実施形態の一例により構成されたＲＦインダクタ２００及びＲＦ結合器２０２の概略図であり、図４は、共通の半導体基板２０３上に形成され得るＲＦインダクタ２００及びＲＦ結合器２０２のデバイスレイアウトの一例の上面図である。この例において、図４は、図１に示すものなど高調波フィルタの入力部に対応する。図３，４に示す各ＲＦ回路は、整合回路網２０８、接地接触パッド２１０、及び出力接触パッド２１２を備える（以下にさらに詳細に記載する）。
【００１７】
既知の半導体組立手法に基づき、ＲＦインダクタ２００、ＲＦ結合器２０２、ＩＰＤ構成要素、及び図４に示すＲＦ回路の他の要素は、複数の金属層及び幾つかの誘電層を用いて、共通の半導体基板上に形成され得る。金属層が成膜され、エッチングその他の手法によって、金属層から所望の導電配線が形成される。金属層は、組立工程中に基板上に成膜又は形成される順番を示すように、通常、“金属１”、“金属２”、“金属３”などと呼ばれる。１つの実施形態では、ＲＦ結合器２０２は金属１層から形成され、少なくともコンデンサ及び抵抗器の一部は金属２層から形成され、ＲＦインダクタ２００のループは金属３層から形成される。１つの実際の半導体加工技術では、金属１要素の厚さは約０．６μｍ〜２．０μｍであり、金属２要素の厚さは約２．５μｍであり、金属３要素の厚さは約１０μｍである。
【００１８】
ＲＦ回路は、基板２０３上に形成された１つ以上のＲＦ信号路部２０４及び１つ以上のＩＰＤ構成要素を含んでよい。例えば、図４には、ＲＦ回路に関連する２つのＩＰＤコンデンサ（Ｃ１，Ｃ３とラベル表示）及びＩＰＤ  ＲＦインダクタ２００（Ｌ１とラベル表示）を示す。ＲＦ信号路部２０４の幅、ＲＦインダクタ２００によって形成されたループの数、及びこのレイアウトの他の寸法は、特定の用途に適合するように選択される。一例の実施形態では、ＲＦ信号路部２０４を含むＲＦインダクタ２００の全ての部位は、約１０μｍ幅の金メタライゼーションから形成される。
【００１９】
ＲＦ結合器２０２は、共通基板２０３上に形成された１つ以上の結合部２０６及び１つ以上のＩＰＤ構成要素を含んでよい。例えば、図４には、接触パッド２１０へ接続されたＩＰＤ整合回路網２０８を示す。接触パッド２１０は、チップ外接地パッドへワイヤボンディングで接続され得る。整合回路網２０８は、ＲＦ結合器２０２を形成する導電配線の一端へ接続される。言い換えると、ＲＦ結合器２０２の１つの側面（隔離側面）は、整合回路網２０８を介して接地へ接続される。実際の実施形態では、整合回路網２０８は、終端ＩＰＤ抵抗器、又は１つ以上のＩＰＤ抵抗器と１つ以上のＩＰＤコンデンサとの並列組合せとして実現され得る。整合回路網２０８における構成要素の値は、結合部２０６、即ち、ＲＦ結合器２０２の伝送路に良好なインピーダンス整合を提供するように選択される。良好なインピーダンス整合は、良好な結合器指向性を確立するのに重要である。ＲＦ結合器２０２を形成する導電配線の他端は、出力接触パッド２１２へ接続され得る。出力接触パッド２１２は、結合ＲＦ信号を提供するための別の接触パッド又はチップ外要素へワイヤボンディングで接続され得る。
【００２０】
実際には、結合部２０６の幅は、高インピーダンスを確立するには比較的狭いので、結合出力ポートでのインピーダンス変換の必要性は減少する。この実施形態の例では、結合部２０６は、約２μｍ幅の金メタライゼーションから形成される。ＲＦ結合器２０２によって達成される結合の量は、主として、結合部２０６の長さ、及び結合部２０６と結合部２０６に近接して配置された対応するＲＦ信号路部２０４との間の離隔間隙によって決定される。この実施形態の例では、離隔間隙は、約１〜２μｍである。離隔間隙は、結合部２０６の長さに沿って均一であるべきである。実際には、結合部２０６はＲＦ信号路部２０４に隣接し、かつ、それに平行である。より詳細には、この実施形態の例では、結合部２０６はＲＦ信号路部２０４の外端部に隣接し、かつ、それに平行である。動作時、ＲＦインダクタ２００におけるわずかな量のＲＦ信号が、ＲＦ結合器２０２に結合する。この例では、ＲＦ結合器２０２は、ＲＦ入力レベルを感知するように構成される。
【００２１】
ＲＦ結合器の有効性は、結合係数、指向性、及び絶縁によって測定され、この場合、結合は、４ポートＲＦ回路網におけるＳパラメータＳ３１として測定される。指向性は、Ｓ２３とＳ２１との差であり、絶縁は、結合と指向性との絶対和であり、ｄＢで表される。通常の値は、結合が−１５ｄＢ〜−２０ｄＢであり、指向性が１４ｄＢ〜２０ｄＢである。上述のように、整合回路網２０８は、終端抵抗器として実現され、これにより、結合器インピーダンスを大きくして整合を行い、また、強制的に指向性を改善し得る（抵抗値が高くなると、指向性が改善され、インピーダンスが高くなる）。終端は、抵抗器に並列なコンデンサ等のリアクタンス構成要素を含み、終端インピーダンスの何らかの周波数調整を行い得る。実際の実施形態では、ＲＦインダクタ２００に対する抵抗器の配置は重要である。正の指向性を確保するには、インダクタの電流ベクトルＪｉｎｄｕｃｔｏｒ及び結合器の電流ベクトルＪｃｏｕｐｌｅｒが、ＲＦインダクタ２００の付近で同じ方向である必要がある。図３において、ＲＦインダクタ２００の周囲を循環する矢印は、Ｊｉｎｄｕｃｔｏｒ電流ベクトルを表す、他方、ＲＦ結合器２０２の周囲を循環する矢印は、Ｊｃｏｕｐｌｅｒ電流ベクトルを表す。図３に示すように、ＲＦ結合器２０２において電流が接地に流れることから、整合回路網２０８はＲＦ結合器２０２を形成する導電配線の端部付近に置かれる。対照的に、電流が結合器に流れ込む場所近くの（出力接触パッド２１２付近の）対向端上に整合回路網２０８を置くと、その場所のＲＦ信号レベルは高くなるため、結合が反転する。
【００２２】
図２に戻ると、ＲＦ結合器は、無線モジュールの次段へのＲＦ信号出力を感知可能とするために、高調波フィルタ回路の出力側にあるＬ２インダクタの傍に置かれてよい。出力ＲＦ結合器は、入力ＲＦ結合器に加えて又は入力ＲＦ結合器に代えて配備され得る。
出力ＲＦ結合器が利用される場合、好適には、適切な終端抵抗器又は整合回路網は上述のように構成及び配置され、正の結合が提供される。
【００２３】
詳細には、ＲＦ結合器２０２は、他の場合には占有されない基板２０３の領域に実現され得る。その結果、ＲＦ結合器２０２とＲＦ回路との集積により、ダイサイズの増大や、パッケージサイズの増大の必要がない。更に、ＲＦ結合器２０２は、ＲＦ回路と同じ半導体加工技術を用いて組み立てられる。これにより、実際の実施形態における実現は簡単となる。
【００２４】
図５は、ＲＦ回路３００のデバイスレイアウトの一例の上面図である。図５には、ＲＦ回路３００からのＲＦ信号路３０２の一部と、共通基板３０６上に形成されたＲＦ結合器３０４とを示す。ＲＦ回路３００の或る態様及び特徴は、図４に示すＲＦ回路と共有されてよい。共有される特徴について、ここでは重ねて記載しない。簡単に言うと、ＲＦ結合器３０４のうちの少なくとも一部は、ＲＦ信号路３０２の相当する部分の下に配置される。実際には、ＲＦ結合器３０４とＲＦ信号路３０２との間に誘電層（図示せず）が存在する。この構成は、図４に示す構成に対し、ＲＦ結合を強化することの必要な用途において望ましいことがある。
【００２５】
ＲＦ信号路３０２は、ＲＦ結合器３０４の結合部３１０の上方に、結合部３１０と平行に形成された直線部３０８を備える。本発明の要件ではないが、結合部３１０は、直線部３０８の全長に跨がる。ＲＦ信号路３０２、ＲＦ結合器３０４、及び分離誘電層の影響による容量結合により、図４に示す構成に比べて、ＲＦ結合は大幅に大きくなる。実際の一実施形態では、結合部３１０を含むＲＦ結合器３０４の伝送路は、金属１層から形成され、ＲＦ信号路３０２は金属３層から形成される。結合部３１０と直線部３０８との間の誘電層は、金属３層が形成される前に、成膜その他の方法で形成される。ＲＦ回路３００の代替の一実施形態では、結合部３１０は、ＲＦ信号路３０２の下ではなく、ＲＦ信号路３０２の上方に配置される。そのような代替の一実施形態では、ＲＦ信号路３０２及び誘電層は、結合部３１０の形成より前に形成される。
【００２６】
図６は、本発明の代替の一実施形態に基づき構成された、ＲＦ信号路４０２の一部及びＲＦ結合器４０４の一部のデバイスレイアウトの一例の上面図である。図６に示すＲＦ回路の或る態様及び特徴は、図４，５に示すＲＦ回路と共有されてよい。共有される特徴について、ここでは重ねて記載しない。図６には、ＲＦ信号路４０２の直線部４０６が、ＲＦ結合器４０４の結合部４０８と部分的に重なり合う一実施形態を示す。言い換えると、ＲＦ信号路４０２の外端部の投影像は、結合部４０８の幅内に入る。実際には、結合部４０８を含むＲＦ結合器４０４の伝送路は、ＲＦ信号路４０２とは異なる層に形成され（好適にはＲＦ信号路４０２の下、場合によってはＲＦ信号路４０２の上方に）、誘電層によって結合部４０８がＲＦ信号路４０２から分離される。この構成は、高い容量結合が不要であるか又は好ましくない用途において望ましい場合がある。
【００２７】
図７は、本発明の別の代替の実施形態に基づき構成された、ＲＦ信号路５０２の一部及びＲＦ結合器５０４の一部のデバイスレイアウトの一例の上面図である。図７に示すＲＦ回路の或る態様及び特徴は、図４，５に示すＲＦ回路と共有されてよい。共有される特徴について、ここでは重ねて記載しない。図７には、ＲＦ信号路５０２の直線部５０６が、ＲＦ結合器５０４の短い突出状結合部５０８と完全に重なり合う一実施形態を示す。対照的に、図５に示す構成では、直線部３０８の全長に跨がる結合部３１０が用いられる。代替の一実施形態では、図６に示すように、ＲＦ信号路５０２は結合部５０８と部分的にのみ重なり合い得る。実際には、結合部５０８を含むＲＦ結合器５０４の伝送路は、ＲＦ信号路５０２とは異なる層上に形成され（ＲＦ信号路５０２の下、場合によってはＲＦ信号路５０２の上方に）、誘電層によって結合部５０８がＲＦ信号路５０２から分離される。この構成は、高い容量結合が不要であるか又は好ましくない用途において望ましい場合がある。
【００２８】
図８は、ＲＦ回路６００のデバイスレイアウトの一部を示す上面図である。図８には、ＲＦ回路６００からのＲＦ信号路部６０２の一部と、共通基板上に形成されたＲＦ結合器６０４とのみを示す。ＲＦ回路６００の或る態様及び特徴は、図４に示すＲＦ回路と共有されてよい。共有される特徴について、ここでは重ねて記載しない。この点において、ＲＦ信号路部６０２は、高調波フィルタにおけるＩＰＤインダクタの一部であってよい。
【００２９】
ＲＦ信号路部６０２は、第１の側面６０６（外端部に相当する）と、第１の側面６０６に対向する第２の側面６０８（内端部に相当する）とを備える。この実施形態の例では、第１の側面６０６は第２の側面６０８と平行である。ＲＦ結合器６０４は、第１の側面６０６に近接して配置された第１の結合部６１０と、第２の側面６０８に近接して配置された第２の結合部６１２とを備える。好適な実施形態では、第１の結合部６１０は第１の側面６０６に隣接し、かつ、平行であり、第２の結合部６１２は第２の側面６０８に隣接し、かつ、平行である。第１の結合部６１０は第２の結合部６１２へ接続され、これによって、容量結合をもたらすことなくＲＦ結合が強化される。
【００３０】
この実施形態の例では、第１の結合部６１０は出力端６１４及び接地端６１６を有し、第２の結合部６１２は出力端６１８及び接地端６２０を有する。出力端６１４／６１８は、接続部６１９を介して互いに接続されており、接地端６１６／６２０は、接続部６２１を介して互いに接続されている。また、出力端６１４／６１８は出力接触パッド２１２へ接続されており、接地端６１６／６２０は整合回路網２０８を介して接地接触パッド２１０へ接続されている。好適な実際の一実施形態では、最初にＲＦ結合器６０４の伝送路が形成され、続いてＲＦ信号路部６０２が形成される。その結果、ＲＦ信号路部６０２は、接続部６１９／６２１に跨がる適切に構成されたブリッジを含むように組み立てられる。ブリッジと接続部６１９／６２１との間に誘電材料が配置されてもよく、ＲＦ信号路部６０２が接続部６１９／６２１を横切るエアブリッジを形成してもよい。最初にＲＦ信号路部６０２が形成され、続いてＲＦ結合器６０４の伝送路が形成される代替の一実施形態では、接続部６１９／６２１は、所望の場所でＲＦ信号路部６０２を跨ぐブリッジ（誘電ブリッジ又はエアブリッジ）を形成してよい。
【００３１】
図８には示さないが、ＲＦ結合器６０４は、別のＲＦ信号路部６２２の内端部に隣接する第３の結合部を備えてよい（この例では、ＲＦ信号路部６２２は、ＩＰＤインダクタの別のループ部、即ち、ＲＦ信号路部６０２の延長部を表す）。上述のように、第３の結合部は、ブリッジを用いて両端で第２の結合部６１２に接続され得る。この手法は、所望の場合、他のＲＦ信号路部へ拡張され得る。
【００３２】
上述のように、結合部とＲＦ信号路部との間における離隔間隙によって、ＲＦ結合因子が決定される。しかしながら、実際には、製造ばらつきによって、理想的な又は公称の離隔間隙とは異なる実際の離隔間隙になり得る。離隔間隙のわずかな差がＲＦ結合特性に影響を及ぼすことから、単一“脚（ｌｅｇ）”の結合器（例えば、図４に示す）は、そのような工程のばらつきの影響を受けやすい場合がある。対照的に、多“脚”の結合器（例えば、図８に示す）は、幾つかの結合部の相殺効果のため、ある程度、工程の調整不良の影響を受けない。これに関して、図９（ＲＦ信号路部６０２及びＲＦ結合器６０４の概略横断面図）には、調整不良問題を示す。理想的には、第１の結合部６１０及び第２の結合部６１２は、ＲＦ信号路部６０２から均一に離間され、ＲＦ信号路部６０２の両側で等しい離隔間隙を形成する。しかしながら、結合部６１０／６１２を形成する金属層が基板２０３上に成膜又はエッチングされるとき、そのパターンは理想的な設計からずれて、図９に示すように、結合部６１０／６１２の調整不良が生じる場合がある。結合部６１０／６１２の両方はともにずれ、第１の結合部６１０とＲＦ信号路部６０２との間の間隙が大きくなり、第２の結合部６１２とＲＦ信号路部６０２との間の間隙は小さくなる。その結果、第１の結合部６１０が寄与する結合の量は減少するが、第２の結合部６１２が寄与する結合の量が増加するので、第１の結合部６１０の減少した結合が補償される。この相殺効果によって、ＲＦ結合器６０４は、製造許容誤差の実際の範囲より優れた予測可能かつ再現可能な性能特性を有し得る。
【００３３】
なお、図８のＲＦ回路６００では、図５〜７に示す任意の代替構成、即ち、ＲＦ信号路部６０２と結合部６１０／６１２のうちの一方又は両方との間の部分的な又は完全な重なり合いが利用されてよい。多結合部６１０／６１２の補償機能は、レイアウト配置にかかわらず適合する。
【００３４】
集積ＲＦ結合器を備えたＲＦ回路を組み立てるための半導体加工技術の一例は、ＧａＡｓ、ガラス、又はセラミックスなどの絶縁基板又は半導電性基板から開始され得る。次いで、ＳｉＮ等の適切な誘電体が成膜され、続いてＩＰＤ抵抗器金属が成膜される。抵抗器金属には、ＴｉＷ又はＴｉＷＮなど、高融点金属が用いられてよい。フォトレジスト画成後、抵抗器金属がリアクティブイオンエッチングにより処理され得る。次いで、成膜／エッチング又はリフトオフ手法を用いて、パターン形成された金属１層が形成される。上述の１つ以上の結合部を含む金属／絶縁体／金属コンデンサ及びＲＦ結合器伝送路の底部電極は、この金属１層に形成され得る。金属１層と金属２層との間の絶縁体として機能し、ＩＰＤコンデンサの絶縁体として機能する他の誘電層が成膜される。次いで、成膜／エッチング又はリフトオフ手法を用いて、パターン形成された金属２層が形成される。ＩＰＤコンデンサの頂部電極は、この層に形成され得る。次に、金属２層と金属３層との間の絶縁体として機能する別の誘電層が成膜される。エアブリッジパターンはフォトレジスト手法を用いて形成され、次いで、成膜／エッチング又はリフトオフ手法を用いて、パターン形成された金属３層が形成される。インダクタ巻き線は、金属３層に形成され得る。実際には、インダクタは、金属１及び金属の２積層をアンダーパスに用い、金属３（１０μｍ金）をインダクタのリングに用いて組み立てられる。最後に、フォトレジストエアブリッジ層が除去され、続いて誘電パッシベーション層の成膜及びパターン形成が行われ得る。
【００３５】
より詳細に上述において記載したように、インダクタリングはＲＦ結合器との結合用のＲＦ信号路部として機能する。特定の実施形態に応じて、ＲＦ結合器伝送路はＲＦ信号路に隣接してもよく、部分的にＲＦ信号路の下にあってもよく、完全にＲＦ信号路の下にあってもよい。しかしながら、ＲＦ結合器伝送路がＲＦ信号路の形成後に形成される場合、ＲＦ結合器伝送路はＲＦ信号路に隣接して配置されてもよく、部分的にＲＦ信号路の上にあってもよく、完全にＲＦ信号路の上にあってもよい。また、好適には、ＲＦ信号路部は金属３から形成される。ＲＦ回路が多脚ＲＦ結合器（図８を参照）を用いる場合、適切なＲＦ信号路部に１つ以上のブリッジが形成される。図８に示すように、ブリッジ（エアブリッジ又は誘電ブリッジ）はＲＦ結合器伝送路の接続部に跨がる。
【００３６】
通常、金属１は金であり、厚さは１μｍである。通常、金属２は金であり、厚さは２．５μｍである。通常、金属３は金であり、厚さは１０μｍである。金属１層と金属２層との間の誘電層は、厚さが約１００ナノメートル（約１０００オングストローム）のＳｉＮであってよい。この組合せは、ＩＰＤコンデンサ、例えば、金属／絶縁体／金属積層として用いられ、６５０ｐＦ／ｍｍ２のコンデンサ密度を提供し得る。当然のことながら、実際の一実施形態では、他の特定のコンデンサパラメータが用いられ得る。また、金属１層と金属３層との間の誘電体もＳｉＮであり、金属２層と金属３層との間の誘電体の厚さは、約１００ナノメートル（約１０００オングストローム）である。
【００３７】
詳細には、ＲＦ結合器は、ＲＦ回路と同じ基板上に、同じ半導体加工技術を用いて形成される。言い換えると、金属材料及び誘電材料、成膜手法、エッチング手法、並びに他の組立手法は、ＲＦ結合器を製造するためにカスタマイズする必要がない。このＲＦ結合器は、チップ／ダイの物理的なサイズを増加させることなく、同じチップ／ダイに集積可能であるため、移動通信装置等の小規模小型用途にとって望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態の一例による高調波フィルタ配置の概略回路図。
【図２】図１に示す高調波フィルタのデバイスレイアウトの一例の透視図。
【図３】本発明の実施形態の一例により構成されたＲＦインダクタ及びＲＦ結合器の概略図。
【図４】本発明の実施形態の一例により共通基板に形成されたＲＦインダクタ及びＲＦ結合器のデバイスレイアウトの一例を示す上面図。
【図５】本発明の実施形態の例により共通基板に形成されたＲＦ信号ライン及びＲＦ結合器の一部の異なるデバイスレイアウトの例を示す上面図。
【図６】本発明の実施形態の例により共通基板に形成されたＲＦ信号ライン及びＲＦ結合器の一部の異なるデバイスレイアウトの例を示す上面図。
【図７】本発明の実施形態の例により共通基板に形成されたＲＦ信号ライン及びＲＦ結合器の一部の異なるデバイスレイアウトの例を示す上面図。
【図８】本発明の実施形態の例により共通基板に形成されたＲＦ信号ライン及びＲＦ結合器の一部の異なるデバイスレイアウトの例を示す上面図。
【図９】図８に示すＲＦ信号路及びＲＦ結合器の概略横断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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