JPH03196667A - 多層化モノリシックマイクロ波集積回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は異なった層の線路−を接続する多層化モノリシ
ックマイクロ波集積回路に関するものである。

従来の技術 第５図（ａ）に従来の多層化モノリシックマイクロ波集
積回路の平面図を示す。第５図（ｂ）に同図（ａ）のａ
−ａ’線での断面図を示す。ｌＯはひ化ガリウム基板、
２０．３０．４０はシリコンオキシナイトライド膜であ
り、５０．６０は接地導体、７０は接地導体５０．６０
問に構成されたストリップ線路、８０はマイクロストリ
ップ線路である。９０は接地導体６０に設けられた孔で
ありシリコンオキシナイトライドが充填されている。１
００は孔９０を貫通してマイクロストリップ線路８０と
ストリップ線路７０を接続するスルーホールである。な
お、ここにスルーホールとは、穿設された孔９０内にマ
イクロストリップ線路８０及びストリップ線路７０とを
導電部材で接続したものを１う。

以上のように構成された従来の多層化モノリシックマイ
クロ波集積回路において信号はスルーホール１００を介
してマイクロストリップ線路８０からストリップ線路７
０に伝わる。

第６図（ａ）に別の従来の多層化モノリシックマイクロ
波集積回路の平面図を、第６図（ｂ）に同図（ａ）のａ
　　ａ’線での断面図を示す。２１０はひ化ガリウム基
板、２２０．２３０．２３５．２４０はシリコンオキシ
ナイトライド膜である。

２５０．２５５．２６０は接地導体、２７０は接地導体
２５０．２５５　ｒＷｌに構成されたストリップ線路、
２８０はマイクロストリップ線路である。

２９０．２９５はそれぞれ、接地導体２６０．２５５に
設けられた孔であり、３００は孔２９０．２９５を貫通
してマイクロストリップ線路２８０とストリップ線路２
７０を接続するスルーホールである。

以上のように構成された従来の多層化モノリシックマイ
クロ波集積回路において信号はスルーホール３００を介
してマイクロストリップ線路２８０からストリップ線路
２７０に伝わる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら前記のような構成では、スルーホール１０
０や３００を設けた場合、作成の工程が複雑になり歩留
まりが悪くなるという課題を有していた。

又、第６図のように何層か隔てたところにある信号線路
２７０．２８０同士をスルーホール３００で接続した場
合スルーホール３００が深さ方向に長くなり、スルーホ
ール部分で生じるインピーダンスの不連続が伝送線路の
不要反射や回路特性の劣化を引き起こすという課題を有
していた。

本発明はかかる点に鑑み、歩留まりのよい多層化モノリ
シックマイクロ波集積回路を提供することを目的とする
。

また本発明は異なった層の線路間を接続したときに接続
部分にインピーダンスの不連続が生じにくい多層化モノ
リシックマイクロ波集積回路を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段 請求項１の本発明は、半導体基板上に接地金属膜と絶縁
膜が交互に積層され、第１の絶縁膜層に第１のストリッ
プ線路が構成され、第２の絶縁膜層に第２のストリップ
線路が構成されるとともにその第２のストリップ線路の
一部と前記第１のストリップ線路の一部が立体的に重な
るようｔこ配置されるか、または、最上層の絶縁膜上に
マイクロストリップ線がを構成されるとともに前記マイ
クロストリップ線路の一部と前記第１のストリップ線路
の一部が立体的に重なるように配置され、前記第１のス
トリップ線路と前記第２のストリップ線路または前記マ
イクロストリップ線路間にある接地金属膜の、前記第１
のストリップ線路と前記第２のストリップ線路または前
記マイクロストリップ線路の立体的に重なる部分に孔が
設けられ、該孔に絶縁体が充填されていることを特徴と
する多層化モノリシックマイクロ波集積回路である。

請求項４の本発明は、半導体基板上に接地金属膜と絶縁
膜が交互に積層され、第１の絶縁膜層に第１のストリッ
プ線路が構成され、第２の絶縁膜層に第２のストリップ
線路が構成されるとともに前記第２のストリップ線路の
一部と前記第１のストリップ線路の一部が立体的に重な
るように配置されるか、または、最上層の絶縁膜上にマ
イクロストリップ線路が構成されるとともに前記マイク
ロストリップ線路の一部と前記第１のストリップ線路の
一部が立体的に重なるように配置され、前記第１のスト
リップ線路と前記第２のストリップ線路または前記マイ
クロストリップ線路間にある接地金属膜の、前記第１の
ストリップ線路と前記第２のストリップ線路または前記
マイクロストリップ線路の立体的が重なる部分に孔が設
けられ、その孔の周囲で前記第１のストリップ線路と前
記第２のストリップ線路または前記マイクロストリップ
線路間にある接地金属膜が金属膜で接続されて外導体を
構成し、前記孔に絶縁体が充填され、前記孔の中心にス
ルーホールが設けられて中心導体が形成され、前記第１
のストリップ線路と前記第２のストリップ線路または前
記マイクロストリップ線路間が接続されたことを特徴と
する多層化モノリシックマイクロ波集積回路である。

作用 請求項１の本発明は、第１のストリップ線路と第２のス
トリップ線路または前記マイクロストリップ線路間が立
体的に重なる部分で結合し、第１のストリップ線路と第
２のストリップ線路または前記マイクロストリップ線路
間がマイクロ波周波数帯域で高周波的に結合する。異な
った屑の線路間を接続するのにスルーホールを設ける必
要がなくなり歩留まりが向上する。

請求項４の本発明は、第１のストリップ線路と第２のス
トリップ線路または前記マイクロストリップ線路間を接
続するスルーホールの部分が同軸線路となり、その特性
インピーダンスを適当に定めることによりインピーダン
スの不連続が軽減される。

実施例 以丁に本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）は本発明の一実施例における多層化モノリ
シックマイクロ波集積回路の平面図、第１図（ｂ）は同
図（ａ）のａ−ａ’線における断面図である。第１図に
おいて、４１０はひ化ガリウム基板、４２０．４３０．
４４０はシリコンオキシナイトライド膜であり、４５０
．４６０は接地導体、４７０は接地導体４５０．４６０
問に構成されたストリップ線路、４８０はマイクロスト
リップ線路である。４９０は接地導体４６０に設けられ
た孔であり、シリコンオキシナイトライドが充填されて
いる。

以上のように構成されたこの実施例の多層化モノリシッ
クマイクロ波集積回路において、マイクロストリップ線
路４８０とストリップ線路４７０は孔４９０の部分で結
合し、高周波信号はマイクロストリップ線路４８０から
ストリップ線路４７０にまたその逆向きにも伝わる。ス
ルーホールを用いないでマイクロストリップ線路４８０
とストリップ線路４７０を接続できるため製造時の歩留
まりを向上させることができる。

以上のようにこの実施例によれば、ストリップ線路４７
０とマイクロストリップ線路４８０間が立体的に重なっ
ている部分で、ストリップ線路４７０とマイクロストリ
ップ線路４８０閏にある接地導体に孔４９０を設けるこ
とにより、マイクロストリップ線路４８０とストリップ
線路４７０を結合させ、ストリップ線路４７０とマイク
ロストリップ線路４８０との間で高周波信号を導通させ
ることができる。しかも直流電流を遮断する効果を有す
る。

第２図（ａ）は本発明の他の実施例における多層化モノ
リシ・ンクマイクロ波集積回路の平面図、第２図（ｂ）
は同図（ａ）のａ−ａ’線における断面図である。第２
図において第１図と同一部材は同一番号を用いて説明を
行う。第２図において、ストリップ線路４７０とマイク
ロストリップ線路４８０のそれぞれに、線路と同一材質
で構成された突起５１０．５２０を互いに向き合った側
に付加した以外は第１図と同じ構成である。

以上のように構成されたこの実施例の多層化モノリシッ
クマイクロ波集積回路において、マイクロストリップ線
路４８０とストリップ線路４７０の間隙５３０は第１図
の場合に比較して狭くなり、マイクロストリップ線′＃
１４８０とストリップ線路４７０の結合が第１図に比べ
て強くなる。よって、第１図の実施例に比較してストリ
ップ線路４８０とストリップ線路４７０間で高周波信号
が伝わり易くなり、また、より低い周波数の信号も伝わ
るようになる。

以上のようにこの実施例によれば、ストリップ線路４７
０とマイクロストリップ線路４８０にそれぞれ線路と同
一材質で構成された突起５１０．５２０を付加すること
により、線路間の結合を強くし、ストリップ線路４７０
とマイクロストリップ線路４８０間で高周波信号が伝わ
り易く、より低い周波数の信号を伝えることができる。

第３図（ａ）は本発明の他の実施例における多層化モノ
リシックマイクロ波集積回路の平面図、第３図（ｂ）は
同図（ａ）のａ−ａ’線における断面図である。第３図
において第１図、第２図と同一部材は同一番号を用いて
説明を行う。第３図において、突起５１０，５２０の間
隙５３０に、誘電体膜の一例としてのシリコンオキシナ
イトライドより誘電率の高い窒化シリコン膜５４０を形
成した以外は第２図と同じ構成である。

以上のように構成されたこの実施例の多層化モノリシッ
クマイクａ波集積回路において、マイクロストリップ線
路４８０とストリップ線路４７０間の結合が第２図の場
合にくらべて大きくなる。

よって、第２図の実施例に比較してストリップ線路４８
０とストリップ線路４７０閏で高周波信号が伝わり易く
なり、また、より低い周波数の信号も伝わるようになる
。

以上のようにこの実施例によれば、突起５１０．５２０
の間隙５３０に誘電率の高い窒化シリコン膜を形成する
ことにより、線路間の結合を強くし、ストリップ線路４
７０とマイクロストリップ線路４８０間で高周波信号が
伝わり易く、より低い周波数の信号を伝えることができ
る。

第４図（ａ）に本発明の別の一実施例における多層化モ
ノリシックマイクロ波集積回路の平面図を、第４図（ｂ
）に断面図を示す。６１０はひ化ガリウム基板、６２０
．６３０．６３５．６４０はシリコンオキシナイトライ
ド膜である。６５０゜６５５．６６０は接地導体、６７
０は接地導体６５０．６５５間に構成されたストリップ
線路、６８０はマイクロストリップ線路である。６９０
．６９５はそれぞれ、接地導体６６０．６５５に設けら
れた孔であり、７００はシリコンオキシナイトライドが
充填された孔６９０．６９５を貫通してマイクロストリ
ップ線路６８０とストリップ線路６７０を接続するスル
ーホールである。７１０は孔６９０の周囲で接地導体６
６０．６５５閏を接続する金属膜の円筒である。スルー
ホール７００の直径をＤｔ、ストリップ線路６７０とマ
イクロストリップ線路６８（）の特性インピーダンスを
ＺＯ、シリコンオキシナイトライドの比誘電率をＥｒと
した場合、ＺＯ＝Ｉ３８・ｌｏｇ（Ｄｏ／　（Ｄｔ・シ
ーεｒ））をみたすように、外導体７１０の内径ＤＯを
設定している。

以上のように構成された本実施例の多層化モノリシック
マイクロ波集積回路においてマイクロストリップ線路６
８０とストリップ線路６７０はスルーホール７００を介
して接続される。このとき外導体７１０に囲まれたスル
ーホール７００は同軸線路と同様な形状になり、マイク
ロストリップ線路６８０やストリップ線路６７０と同じ
特性インピーダンスを持つようになる。よって、スルー
ホール部分にインピーダンスの不連続が生じにくく、信
号の不要反射や回路の特性の劣化を引き起こしにくい。

なお、各実施例において半導体基板としてひ化ガリウム
基板４１０．６１０を用いていたが、他の半導体基板を
用いてもよい。絶縁膜としてシリコンオキシナイトライ
ド膜４２０．４３０．４４０．６１０．６２０．６３０
．６３５．６４０を用いたが他の絶縁膜を用いてもよい
、層によって絶縁膜の材質を変えてもよい。又、第２図
の実施例においてストリップ線路４７０、マイクロスト
リップ線路４８０両方に突起５１０．５２０を設けてい
るがどちらか一方のみでもよい。第４図の実施例におい
て、スルーホール７００の部分の特性インピーダンスを
故意にストリップ線路６７０やマイクロストリップ線路
６８０の特性インピーダンスと異なる値にして、インピ
ーダンス整合回路として用いてもよい。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば多層化モノリシック
マイクロ波集積回路において異なった層にある線路どう
しを接続するのにスルーホールを設ける必要がなくなり
歩留まりが向上する。

又、本発明によれば、多層化モノリシックマイクロ波集
積回路において異なった屑の線路問を接続する場合に、
スルーホールによるインピーダンスの不連続の発生を防
止することができ、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例における多層化モノリ
シックマイクロ波集積回路の平面図、第１図（ｂ）はそ
の断面図、第２図（ａ）は本発明の他の実施例における
多層化モノリシックマイクロ波集積回路の平面図、第２
図（ｂ）はその断面図、第３図（ａ）は本発明の他の実
施例における多層化モノリシックマイクロ波集積回路の
平面図、第３図（ｂ）はその断面図、第４図（ａ）は本
発明の一実施例における多層化モノリシックマイクロ波
集積回路の平面図、第４図（ｂ）はその断面図、第５図
（ａ）は従来の多層化モノリシックマイクロ波集積回路
の平面図、第５図（ｂ）はその断面図、第６図（ａ）は
他の従来の多層化モノリシックマイクロ波４Ｊ積回路の
平面図、第６図（ｂ）はその断面図である。 １Ｏ１２１０，４１０，６１０・・・ひ化ガリウム基板
、　２０、３０、４０、２２０、２３０、２３５．２４
０．４２０．４３０．４４０．６２０．６３０．６３５
．６４０・・・シリコンオキシナイトライド膜、　７０
、２７０．４７０、６７０・・・ストリップ線路、８０
．２８０．４８０．６８０・・・マイクロストリップ線
路、１００．３００．７００・・・スルーホール、５０
．６０．２５０．２５５．２６０．４５０．４６０．６
５０．６５５．６６０・・・接地導体、７１０・・・外
導体、４９０．６９０・・・孔、５１０．５２０・・・
突起、５４０・・・誘電体膜。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に接地金属膜と絶縁膜が交互に積層
   され、第１の絶縁膜層に第１のストリップ線路が構成さ
   れ、第２の絶縁膜層に第２のストリップ線路が構成され
   るとともにその第２のストリップ線路の一部と前記第１
   のストリップ線路の一部が立体的に重なるように配置さ
   れるか、または、最上層の絶縁膜上にマイクロストリッ
   プ線がを構成されるとともに前記マイクロストリップ線
   路の一部と前記第１のストリップ線路の一部が立体的に
   重なるように配置され、前記第１のストリップ線路と前
   記第２のストリップ線路または前記マイクロストリップ
   線路間にある接地金属膜の、前記第１のストリップ線路
   と前記第２のストリップ線路または前記マイクロストリ
   ップ線路の立体的に重なる部分に孔が設けられ、該孔に
   絶縁体が充填されていることを特徴とする多層化モノリ
   シックマイクロ波集積回路。
2. （２）第１のストリップ線路と第２のストリップ線路ま
   たはマイクロストリップ線路が立体的に交差する部分で
   両方または一方の線路の厚みが増大していることを特徴
   とする請求項１記載の多層化モノリシックマイクロ波集
   積回路。
3. （３）第１のストリップ線路と第２のストリップ線路ま
   たはマイクロストリップ線路の間隙に前記絶縁膜より誘
   電率の高い誘電体膜が形成されたことを特徴とする請求
   項１または２記載の多層化モノリシックマイクロ波集積
   回路。
4. （４）半導体基板上に接地金属膜と絶縁膜が交互に積層
   され、第１の絶縁膜層に第１のストリップ線路が構成さ
   れ、第２の絶縁膜層に第２のストリップ線路が構成され
   るとともに前記第２のストリップ線路の一部と前記第１
   のストリップ線路の一部が立体的に重なるように配置さ
   れるか、または、最上層の絶縁膜上にマイクロストリッ
   プ線路が構成されるとともに前記マイクロストリップ線
   路の一部と前記第１のストリップ線路の一部が立体的に
   重なるように配置され、前記第１のストリップ線路と前
   記第２のストリップ線路または前記マイクロストリップ
   線路間にある接地金属膜の、前記第１のストリップ線路
   と前記第２のストリップ線路または前記マイクロストリ
   ップ線路の立体的が重なる部分に孔が設けられ、その孔
   の周囲で前記第１のストリップ線路と前記第２のストリ
   ップ線路または前記マイクロストリップ線路間にある接
   地金属膜が金属膜で接続されて外導体を構成し、前記孔
   に絶縁体が充填され、前記孔の中心にスルーホールが設
   けられて中心導体が形成され、前記第１のストリップ線
   路と前記第２のストリップ線路または前記マイクロスト
   リップ線路間が接続されたことを特徴とする多層化モノ
   リシックマイクロ波集積回路。
5. （５）第１のストリップ線路と第２のストリップ線路ま
   たは前記マイクロストリップ線路間にある前記接地金属
   膜を接続する金属膜で同軸線路の外導体が構成され、前
   記孔の中心に設けられたスルーホールで同軸線路の中心
   導体が構成され、各ストリップ線路の特性インピーダン
   スをＺＯとした場合、同軸線路の特性インピーダンスが
   ＺＯになるように前記金属膜の孔の寸法と前記スルーホ
   ールの寸法を設定したことを特徴とする請求項４記載の
   多層化モノリシックマイクロ波集積回路。