JPH0537207A - 信号伝送線路 - Google Patents

信号伝送線路

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JPH0537207A
JPH0537207A JP3210168A JP21016891A JPH0537207A JP H0537207 A JPH0537207 A JP H0537207A JP 3210168 A JP3210168 A JP 3210168A JP 21016891 A JP21016891 A JP 21016891A JP H0537207 A JPH0537207 A JP H0537207A
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JP
Japan
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line
thin film
metal thin
signal
signal transmission
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Pending
Application number
JP3210168A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuharu Nakajima
康晴 中島
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 Si基板1の表面上に金属薄膜4と絶縁膜2
を順次積層し、その表面上に所定の幅を有する金属薄膜
線路3を形成し、これによりSi基板上にマイクロスト
リップ線路構造の信号伝送線路を実現した。 【効果】 上記信号伝送線路では、線路インピーダンス
で信号伝達を行うことが可能となり、これにより放射,
反射を抑え、損失を低減することができ、また線路間の
アイソレーションも向上することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は信号伝送線路に関し、
特に超高周波あるいは超高速半導体集積回路において用
いられる信号伝送線路の構造の改良に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図4は、上記超高周波あるいは超高速半
導体集積回路において用いられている従来の信号伝送線
路の一例を示す斜視図である。図において、1はシリコ
ン基板(以下Si基板と記す。)、2は該Si基板1上
に形成された、窒化シリコン(SiN)や酸化シリコン
(SiO2 )などよりなる絶縁膜、3は金(Au)もし
くはアルミニウム(Al)などからなる金属薄膜線路
で、上記絶縁膜2上に形成されている。このように従来
の信号伝送線路は、Si基板1の表面上に絶縁膜2及び
金属薄膜線路3を順次積層した構造としている。これは
Si基板の抵抗値は高々数10KΩ程度であるため、低
抵抗の信号の伝送線路が必要であるからである。
【0003】次に動作について説明する。このような構
造の信号伝送線路では、電気信号であるマイクロ波は金
属薄膜線路3の内部をその長手方向,つまり図4のZ方
向もしくは−Z方向に伝搬していく。またこの際、絶縁
膜2の表面上に形成された金属薄膜線路3が信号の伝送
線路として働くため、上記絶縁膜2は金属薄膜線路3を
伝達される信号が漏洩し、減衰していくのを抑止するよ
うに動作する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のSi基板上の信
号伝送線路は以上のように構成されているので、基板の
抵抗値が低くリーク分が存在し、線路インピーダンスを
設計値通りに形成できない。このため、数GHz以上の
超高周波信号や数Gb/s以上の超高速信号を伝送しよ
うとする場合、信号伝送線路よりの放射,反射などが多
く、また伝送損失も極めて大きくなるなどの問題点があ
った。さらに同一Si基板上に複数の信号伝送線路を形
成した場合、信号伝送線路の相互間のアイソレーション
も悪化するという問題点もあった。
【0005】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、超高周波/超高速信号の伝送時
においても反射や放射が少なく、かつ低損失であるとと
もに、同一基板上に形成された線路相互間のアイソレー
ションも高めることができ、しかもSi基板上に実現可
能な信号伝送線路を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る信号伝送
線路は、Si基板の表面上に金属薄膜、絶縁膜及び金属
薄膜線路を順次積層してなるマイクロストリップ線路構
造を有するものである。
【0007】また、この発明に係る信号伝送線路は、S
i基板の表面に形成した凹部の内面に接して形成した金
属薄膜と、凹形状部を埋めるように形成した絶縁膜と、
その信号線路が上記絶縁膜の表面上に位置するよう上記
絶縁膜及びSi基板上に形成されたコプレーナ線路とか
らなり、該コプレーナ線路の接地線と金属薄膜を接続し
た線路構造を有するものである。
【0008】さらに、この発明に係る信号伝送線路は、
Si基板表面の絶縁膜上に形成され、金属薄膜及び金属
薄膜線路よりなるコプレーナ線路構造を有するものであ
る。
【0009】
【作用】この発明においては、マイクロ波の伝送線路
を、信号を伝送するための金属薄膜線路と、該金属薄膜
線路と近接してかつこれと絶縁して配設された、接地線
として機能する金属薄膜とから構成したから、線路イン
ピーダンスを所定の値に設定可能となり、これにより電
気信号の反射や放射を低減できるとともに、損失の低減
を図ることができ、しかも同一基板上に形成された信号
伝送線路間でのアイソレーションを向上することができ
る。
【0010】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図1はこの発明の一実施例によるマイクロストリッ
プ線路構造の信号伝送線路を示す斜視図である。図にお
いて、1ないし3は従来例と同一または相当部分を示
し、4は上記Si基板1と絶縁膜2との間に挿入された
金属薄膜で、金(Au)もしくはアルミニウム(Al)
などからなっている。
【0011】すなわち本実施例の信号伝送線路では、S
i基板1の表面上に金属薄膜4と絶縁膜2とを順次積層
し、さらに該絶縁膜2の表面上にある線路幅を有する金
属薄膜線路3を配設している。従来例においては、絶縁
膜2の厚さは高々数μmであるが、この発明において
は、絶縁膜2の厚さは数10〜100μm程度とし、ま
た金属薄膜線路3の幅については実現可能でかつ低損失
な金属薄膜線路3の幅,具体的には数10〜100μm
に設定し、上記絶縁膜2の厚さと金属薄膜線路3の幅と
の関係によって所定の線路インピーダンスを有するマイ
クロストリップ線路構造の信号伝送線路を構成してい
る。
【0012】次に動作について説明する。Si基板1上
の金属薄膜4は信号伝送線路における接地線として動作
し、金属薄膜線路3は信号線として動作し、電気信号の
電磁界は金属薄膜線路3及び金属薄膜4から構成される
所定の線路インピーダンスの伝送線路をZ方向もしくは
−Z方向に伝搬される。
【0013】このように本実施例では、信号伝送線路の
構造として、Si基板の表面上に金属薄膜、絶縁膜及び
金属薄膜線路を順次積層してなるマイクロストリップ線
路構造を用いたので、金属薄膜線路が超高周波,超高速
信号の信号線として動作し、他の金属薄膜が接地線とし
て動作することとなり、設計値通りの線路インピーダン
スを信号伝送線路に持たせることができる。このため信
号伝送線路での電気信号の反射や放射を低減できるとと
もに損失を少なくでき、また複数の信号伝送線路を同一
Si基板上に構成した場合の線路間のアイソレーション
も高めることができる。
【0014】図2は本発明の第2の実施例による信号伝
送線路を示す斜視図である。図において、1aはSi基
板1の表面上の一部を堀り込んで形成した掘込み部、1
4は該掘込み部内表面に一部14a1 ,14a2 が上記
Si基板表面上に達するよう形成され、上記接地線とし
て機能する金属薄膜、12は上記掘込み部内の金属薄膜
上に該掘込み部内を埋め込むよう形成された絶縁膜、3
は該絶縁膜上に形成され、所望の線路インピーダンスに
応じた所定の幅を有し、上記信号線として機能する金属
薄膜線路で、該金属薄膜線路3は上記金属薄膜4間の中
央部に配設されており、前記金属薄膜4と前記絶縁膜2
と前記金属薄膜線路3より所定の線路インピーダンスを
有する信号伝送線路を構成している。
【0015】この実施例における動作は、上記第1実施
例の場合と同様であり、金属薄膜14は接地線として、
金属薄膜線路3は信号線として動作し、超高周波あるい
は超高速の電気信号はこれらの伝送線路をZもしくは−
Z方向に伝搬されることとなる。
【0016】この実施例では、Si基板の一部に掘込み
部を形成し、該掘込み部内表面上に金属薄膜をその一部
がSi基板上に達するよう形成し、上記掘込み部内の金
属薄膜上に該掘込み部内を埋め込むよう絶縁膜を形成
し、その上に所望の線路インピーダンスに応じた所定の
幅を有し、上記信号線として機能する金属薄膜線路を形
成しており、上記第1実施例の同様、信号伝送線路での
電気信号の反射や放射を低減できるとともに損失を少な
くでき、また複数の信号伝送線路を同一Si基板上に構
成した場合の線路間のアイソレーションも高めることが
できる効果が得られる。
【0017】図3は本発明の第3の実施例によるコプレ
ーナ線路構造の信号伝送線路を示す斜視図である。図に
おいて、22はSi基板1の表面の一部に埋め込まれた
絶縁膜、3は該絶縁膜22の中央部分に形成され、信号
線として機能する金属薄膜線路、24a,24bは上記
絶縁膜上の該金属薄膜線路の両側部に形成された一対の
金属薄膜で、これらは前記金属薄膜線路3を両側より挟
むように配置されてコプレーナ線路を構成している。
【0018】ここで、上記絶縁膜2の厚さは10〜10
0μm程度であり、上記金属薄膜線路3の前記絶縁膜2
表面上での線路幅と、該金属薄膜線路3と金属薄膜24
a,24bとの間隔とにより、コプレーナ線路の線路イ
ンピーダンスを所定の値に設定している。
【0019】この実施例における動作も、上記第1実施
例の場合と同様であり、金属薄膜24は接地線として、
金属薄膜線路3は信号線として動作し、超高周波あるい
は超高速の電気信号はこれらの伝送線路をZもしくは−
Z方向に伝搬されることとなる。
【0020】この実施例では、Si基板の掘込み部内に
絶縁膜を埋め込み、該絶縁膜上に信号線として機能する
金属薄膜線路を形成し、その両側部に、接地線として機
能して上記金属薄膜線路とともにコプレーナ線路を構成
する金属薄膜を配設し、上記金属薄膜線路と金属薄膜と
の間隔が所望の線路インピーダンスに基づく所定の間隔
となるよう設定しており、上記第1実施例と同様、信号
伝送線路での電気信号の反射や放射を低減できるととも
に損失を少なくでき、また複数の信号伝送線路を同一S
i基板上に構成した場合の線路間のアイソレーションも
高めることができる効果が得られる。
【0021】なお上記第2,第3の実施例では、基板、
絶縁膜、金属薄膜線路、金属薄膜について上記第1の実
施例に示したものと同一材料を用いている。
【0022】また、上記各実施例においては、絶縁膜2
としてSiNやSiO2 を用いる場合について述べた
が、ポリイミド膜のようなその他の電気絶縁性を有する
材料を用いてもよく、また金属薄膜線路3や金属薄膜4
としてAuやAlを用いて形成する場合について述べた
が、銀(Ag),銅(Cu),タングステン(W)など
の金属材料、もしくはこれらを合金化して形成した合金
系の金属材料により構成してもよく、この場合も上記各
実施例と同様の作用,効果を奏することは言うまでもな
い。
【0023】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、マイ
クロ波の伝送線路を、信号を伝送するための金属薄膜線
路と、該金属薄膜線路と近接してかつこれと絶縁して配
設された、接地線として機能する金属薄膜とから構成し
たので、線路インピーダンスを所定の値に設定可能とな
り、これにより電気信号の反射や放射を低減できるとと
もに、損失の低減を図ることができ、しかも同一基板上
に形成された信号伝送線路間でのアイソレーションを向
上することができる効果がある。
【0024】また、複数の信号伝送線路を同一Si基板
上に構成した場合であっても、線路間のアイソレーショ
ンを高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例によるマイクロストリ
ップ線路構造の信号伝送線路を示す斜視図である。
【図2】本発明の第2の実施例による信号伝送線路を示
す斜視図である。
【図3】本発明の第3の実施例によるコプレーナ線路構
造の信号伝送線路を示す斜視図である。
【図4】従来の信号伝送線路の一例を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 シリコン基板 1a 掘込み部 2,12,22 絶縁膜 3 金属薄膜線路(信号線) 4,14,24a,24b 金属薄膜(接地線)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01P 3/02 4241−5J

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体集積回路に組み込まれ、マイクロ
    波信号を伝送する信号線と該信号線に対する接地線とを
    有する信号伝送線路において、 半導体基板の表面上に形成され、上記接地線として機能
    する金属薄膜と、 該金属薄膜上に形成され、所定の厚さを有する絶縁膜
    と、 該絶縁膜の表面上に形成され、上記絶縁膜の厚さと所望
    の線路インピーダンスより定まる幅を有し、上記信号線
    として機能して上記金属薄膜とともにマイクロストリッ
    プ線路を構成する金属薄膜線路とを備えたことを特徴と
    する信号伝送線路。
  2. 【請求項2】 半導体集積回路に組み込まれ、マイクロ
    波信号を伝送する信号線と該信号線に対する接地線とを
    有する信号伝送線路において、 半導体基板の表面にその一部を掘り込んで形成した掘込
    み部と、 該掘込み部内表面に一部が上記半導体基板表面上に達す
    るよう形成され、上記接地線として機能する金属薄膜
    と、 上記掘込み部内の金属薄膜上に該掘込み部内を埋め込む
    よう形成された絶縁膜と、 該絶縁膜上に形成され、所望の線路インピーダンスに応
    じた所定の幅を有し、上記信号線として機能する金属薄
    膜線路とを備えたことを特徴とする信号伝送線路。
  3. 【請求項3】 半導体集積回路に組み込まれ、マイクロ
    波信号を伝送する信号線と該信号線に対する接地線とを
    有する信号伝送線路において、 半導体基板の表面上に形成された絶縁膜と、 該絶縁膜の表面上に形成され、上記信号線として機能す
    る金属薄膜線路と、 上記絶縁膜上の該金属薄膜線路の両側部に、上記金属薄
    膜線路との間隔が所望の線路インピーダンスに基づく所
    定の間隔となるよう配設され、上記接地線として機能し
    て上記金属薄膜線路とともにコプレーナ線路を構成する
    金属薄膜とを備えたことを特徴とする信号伝送線路。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0774285A (ja) * 1993-04-07 1995-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置
EP1225667A1 (en) * 2001-01-19 2002-07-24 The Furukawa Electric Co., Ltd. Silicon platform for optical modules
US6768400B2 (en) * 2000-04-20 2004-07-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Microstrip line having a linear conductor layer with wider and narrower portions
US6882761B2 (en) 2001-01-22 2005-04-19 The Furukawa Electric Co., Ltd. Silicon platform for optical modules
JP2006033217A (ja) * 2004-07-14 2006-02-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> マイクロストリップ線路及び特性インピーダンス制御方法
JP2008141474A (ja) * 2006-12-01 2008-06-19 Mitsubishi Electric Corp 高周波伝送線路

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