JP2001244420A - 多孔性酸化シリコン層を用いて形成した超高周波用素子及びその形成方法 - Google Patents
多孔性酸化シリコン層を用いて形成した超高周波用素子及びその形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超高周波領域で発生するシリコン基板による
信号損失を防止することによって数十ＧＨｚの超高周波
領域でも動作できる超高周波用素子を提供する。 【解決手段】 シリコン基板上に多孔性酸化シリコンか
らなる柱状部が形成されており、この柱状部の上には孔
を有する絶縁膜が形成されており、絶縁膜の上にはイン
ダクタ、コンデンサ、抵抗などの受動素子が形成されて
いる。このようにすると、受動素子が多孔性酸化シリコ
ン柱状部によってシリコン基板から分離されているので
電磁気場の大部分が空中に形成される。従って１ＧＨｚ
以上の超高周波領域でもシリコン基板による信号損失は
殆ど発生しない。
信号損失を防止することによって数十ＧＨｚの超高周波
領域でも動作できる超高周波用素子を提供する。 【解決手段】 シリコン基板上に多孔性酸化シリコンか
らなる柱状部が形成されており、この柱状部の上には孔
を有する絶縁膜が形成されており、絶縁膜の上にはイン
ダクタ、コンデンサ、抵抗などの受動素子が形成されて
いる。このようにすると、受動素子が多孔性酸化シリコ
ン柱状部によってシリコン基板から分離されているので
電磁気場の大部分が空中に形成される。従って１ＧＨｚ
以上の超高周波領域でもシリコン基板による信号損失は
殆ど発生しない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は多孔性酸化シリコン
層（porous oxidized silicon layer）を利用して形成
した受動電気素子、即ち、インダクタ（inductor）、コ
ンデンサ（capacitor）、抵抗（resistor）などに係
り、特に、ＭＭＩＣ（monolithic microwaveintegrated
circuit）を具現するための超高周波用受動素子に関す
る。
層（porous oxidized silicon layer）を利用して形成
した受動電気素子、即ち、インダクタ（inductor）、コ
ンデンサ（capacitor）、抵抗（resistor）などに係
り、特に、ＭＭＩＣ（monolithic microwaveintegrated
circuit）を具現するための超高周波用受動素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＭＭＩＣはアナログ（analog）回路であ
って、超高周波信号をベースバンド（baseband）信号に
変換したり、逆にベースバンド信号を超高周波信号に変
換する回路である。ＭＭＩＣは超高周波数で動作しなけ
ればならないため無線通信においても最も高級技術を必
要とする分野であり、ＭＭＩＣの動作が無線連結の範
囲、電池の寿命及び通信品質を左右する。
って、超高周波信号をベースバンド（baseband）信号に
変換したり、逆にベースバンド信号を超高周波信号に変
換する回路である。ＭＭＩＣは超高周波数で動作しなけ
ればならないため無線通信においても最も高級技術を必
要とする分野であり、ＭＭＩＣの動作が無線連結の範
囲、電池の寿命及び通信品質を左右する。
【０００３】一方、ＭＭＩＣを形成することにおいて、
基板としてシリコン基板が広く使用され、これはアルミ
ナ基板に比べて価格が安く熱伝導度が高くトランジスタ
やＩＣなどの能動素子を基板に直接形成することができ
るだけでなく、シリコン基板を使用する半導体工程技術
が十分に開発されていて実用化しやすいためである。し
かし、シリコン基板は半導体である特性上、絶縁性が劣
るため超高周波領域で使用することが難しいという短所
がある。能動素子の場合には工程技術の発達で数十ＧＨ
ｚでも動作するものも開発されているが、受動素子の場
合には過度な信号損失によって一定の周波数以上ではシ
リコン基板を使用することが難しい。このような問題点
を解決するために厚いポリイミド膜を使用したりガラス
物質を局部的に使用する方法などが開発されているが、
充分な水準ではない。
基板としてシリコン基板が広く使用され、これはアルミ
ナ基板に比べて価格が安く熱伝導度が高くトランジスタ
やＩＣなどの能動素子を基板に直接形成することができ
るだけでなく、シリコン基板を使用する半導体工程技術
が十分に開発されていて実用化しやすいためである。し
かし、シリコン基板は半導体である特性上、絶縁性が劣
るため超高周波領域で使用することが難しいという短所
がある。能動素子の場合には工程技術の発達で数十ＧＨ
ｚでも動作するものも開発されているが、受動素子の場
合には過度な信号損失によって一定の周波数以上ではシ
リコン基板を使用することが難しい。このような問題点
を解決するために厚いポリイミド膜を使用したりガラス
物質を局部的に使用する方法などが開発されているが、
充分な水準ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明が達成しようと
する技術的課題は、超高周波領域で発生するシリコン基
板による信号損失を防止することによって数十ＧＨｚの
超高周波領域でも動作できる超高周波用素子を提供する
ことである。
する技術的課題は、超高周波領域で発生するシリコン基
板による信号損失を防止することによって数十ＧＨｚの
超高周波領域でも動作できる超高周波用素子を提供する
ことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明ではシリコン基板上に多孔性酸化シリコ
ンで柱状部を形成し、その上に素子パターンを形成す
る。
るために本発明ではシリコン基板上に多孔性酸化シリコ
ンで柱状部を形成し、その上に素子パターンを形成す
る。
【０００６】この時、柱状部と素子パターンとの間には
絶縁膜を形成することができる。
絶縁膜を形成することができる。
【０００７】または、シリコン基板上に多孔性酸化シリ
コン柱状部を形成し、シリコン基板の一部を多孔性酸化
シリコン柱状部と同一の高さで残す。このようなシリコ
ン柱状部の上に能動素子を形成し、多孔性酸化シリコン
柱状部の上には能動素子と連結されている受動素子を形
成する。
コン柱状部を形成し、シリコン基板の一部を多孔性酸化
シリコン柱状部と同一の高さで残す。このようなシリコ
ン柱状部の上に能動素子を形成し、多孔性酸化シリコン
柱状部の上には能動素子と連結されている受動素子を形
成する。
【０００８】また、シリコン基板上に陥没部を有する多
孔性酸化シリコン層を形成し、陥没部の底に沿って第１
配線を形成し、陥没部の上にかかるように第２配線を形
成する。
孔性酸化シリコン層を形成し、陥没部の底に沿って第１
配線を形成し、陥没部の上にかかるように第２配線を形
成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態による超高周波用素子について説明する。
施形態による超高周波用素子について説明する。
【００１０】図１は本発明の第１実施形態によって多孔
性酸化シリコン層を利用して形成したインダクタの斜視
図である。
性酸化シリコン層を利用して形成したインダクタの斜視
図である。
【００１１】シリコン基板１０上に多孔性酸化シリコン
からなる柱状部２０，２１が形成されており、柱状部２
０，２１の上には窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、Ｓ
ＯＧまたはポリイミドなどの物質からなる薄い絶縁膜３
０が形成されている。この時、絶縁膜３０は柱状部２
０，２１の上に位置しているためシリコン基板１０とは
分離されて空中に浮かんでいる形態で形成されており、
絶縁膜３０には多数の孔３１が空いている。絶縁膜３０
の上にはアルミニウム、チタニウムまたは金などの金属
からなるインダクタ配線４１が形成されている。インダ
クタ配線はコイル（coil）化されており、インダクタ配
線４１が交差する地点にはエアブリッジ（air bridge）
６１が形成されていてインダクタ配線４１が中間で短絡
されることを防止している。
からなる柱状部２０，２１が形成されており、柱状部２
０，２１の上には窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、Ｓ
ＯＧまたはポリイミドなどの物質からなる薄い絶縁膜３
０が形成されている。この時、絶縁膜３０は柱状部２
０，２１の上に位置しているためシリコン基板１０とは
分離されて空中に浮かんでいる形態で形成されており、
絶縁膜３０には多数の孔３１が空いている。絶縁膜３０
の上にはアルミニウム、チタニウムまたは金などの金属
からなるインダクタ配線４１が形成されている。インダ
クタ配線はコイル（coil）化されており、インダクタ配
線４１が交差する地点にはエアブリッジ（air bridge）
６１が形成されていてインダクタ配線４１が中間で短絡
されることを防止している。
【００１２】このようにすると、インダクタ配線４１が
多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１によってシリコン
基板１０から分離されているので電磁気場は大部分イン
ダクタ配線４１の周囲の空中に形成される。従って、シ
リコン基板１０による信号損失は殆ど発生しない。
多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１によってシリコン
基板１０から分離されているので電磁気場は大部分イン
ダクタ配線４１の周囲の空中に形成される。従って、シ
リコン基板１０による信号損失は殆ど発生しない。
【００１３】以下、このような構造の超高周波用インダ
クタを形成する多様な方法のうちの一つについて説明す
る。
クタを形成する多様な方法のうちの一つについて説明す
る。
【００１４】まず、シリコン基板１０上に感光膜を塗布
し、露光、現像して多孔性酸化シリコン柱状部２０，２
１を形成しようとする部分のみを露出させ残り部分は覆
う感光膜パターンを形成する。次いで、陽極化による電
気化学法を使用してシリコン基板の露出された部分にの
み多孔性シリコン層を形成し、この多孔性シリコン層を
再び熱酸化して多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１を
形成する。
し、露光、現像して多孔性酸化シリコン柱状部２０，２
１を形成しようとする部分のみを露出させ残り部分は覆
う感光膜パターンを形成する。次いで、陽極化による電
気化学法を使用してシリコン基板の露出された部分にの
み多孔性シリコン層を形成し、この多孔性シリコン層を
再び熱酸化して多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１を
形成する。
【００１５】その後、前記のように形成された多孔性酸
化シリコン柱状部２０，２１及びシリコンがそのまま残
っていなければならない部分を覆う感光膜パターンを再
び形成する。再度陽極化による電気化学法を使用してシ
リコン基板の露出されている部分を多孔性シリコン層に
変化させる。
化シリコン柱状部２０，２１及びシリコンがそのまま残
っていなければならない部分を覆う感光膜パターンを再
び形成する。再度陽極化による電気化学法を使用してシ
リコン基板の露出されている部分を多孔性シリコン層に
変化させる。
【００１６】その後、感光膜パターンを除去し、化学蒸
着法（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）などを使
用して酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、ＳＯＧ膜また
はポリイミド膜などの絶縁膜３０を多孔性酸化シリコン
層２０，２１の上に形成する。
着法（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）などを使
用して酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、ＳＯＧ膜また
はポリイミド膜などの絶縁膜３０を多孔性酸化シリコン
層２０，２１の上に形成する。
【００１７】絶縁膜３０の上にメッキ工程（plating）
などを通じてインダクタ配線４１を形成する。メッキ工
程は次の通り進行される。まず、絶縁膜３０の全面に薄
い厚さでアルミニウム、チタニウムまたは金などの金属
を蒸着してシード（seed）層を形成し、その上にインダ
クタ配線４１が形成される部分のみを露出させる感光膜
パターンを形成してメッキ型を形成する。次いで、電気
メッキし感光膜パターンを除去した後、全面エッチング
してシード層を除去するとシード層に比べて厚さが十分
に厚いインダクタ配線４１のみが残るようになる。エア
ブリッジ６１部分はインダクタ配線４１の交差部分を覆
う感光膜パターンを形成した後、その上にメッキ工程を
もう一度行って形成する。
などを通じてインダクタ配線４１を形成する。メッキ工
程は次の通り進行される。まず、絶縁膜３０の全面に薄
い厚さでアルミニウム、チタニウムまたは金などの金属
を蒸着してシード（seed）層を形成し、その上にインダ
クタ配線４１が形成される部分のみを露出させる感光膜
パターンを形成してメッキ型を形成する。次いで、電気
メッキし感光膜パターンを除去した後、全面エッチング
してシード層を除去するとシード層に比べて厚さが十分
に厚いインダクタ配線４１のみが残るようになる。エア
ブリッジ６１部分はインダクタ配線４１の交差部分を覆
う感光膜パターンを形成した後、その上にメッキ工程を
もう一度行って形成する。
【００１８】その後、光リソグラフィ（photolithograp
hy）を通じて絶縁膜３０に孔３１を形成し、この孔３１
を通じてエッチング物質［例：水酸化ナトリウム（Ｎａ
ＯＨ）］を注入して多孔性シリコン層をエッチングする
ことによって多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１のみ
を残す。
hy）を通じて絶縁膜３０に孔３１を形成し、この孔３１
を通じてエッチング物質［例：水酸化ナトリウム（Ｎａ
ＯＨ）］を注入して多孔性シリコン層をエッチングする
ことによって多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１のみ
を残す。
【００１９】図２は本発明の第２実施形態によって多孔
性酸化シリコン層を利用して形成したインダクタの断面
図である。
性酸化シリコン層を利用して形成したインダクタの断面
図である。
【００２０】第２実施形態のインダクタは、図１の第１
実施形態と同様に、シリコン基板１０と、シリコン基板
１０上に形成されている多孔性酸化シリコン柱状部２
０，２１と、多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１の上
に形成されており孔３１を有する第１絶縁膜３０と、第
１絶縁膜３０の上に形成されている第１インダクタ配線
４１とからなる。ただし、第１インダクタ配線４１の上
に形成されている第２絶縁膜５０と第２絶縁膜５０の上
に形成されている第２インダクタ配線４２をさらに含ん
でおり、第１インダクタ配線４１と第２インダクタ配線
４２を連結するための接触孔５１，５２が形成されてい
る点が第１実施形態と異なる。即ち、第２実施形態はイ
ンダクタ配線４１，４２を二重層で形成してインダクタ
配線の長さを増加させることによってインダクタンスを
大きくしたものである。
実施形態と同様に、シリコン基板１０と、シリコン基板
１０上に形成されている多孔性酸化シリコン柱状部２
０，２１と、多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１の上
に形成されており孔３１を有する第１絶縁膜３０と、第
１絶縁膜３０の上に形成されている第１インダクタ配線
４１とからなる。ただし、第１インダクタ配線４１の上
に形成されている第２絶縁膜５０と第２絶縁膜５０の上
に形成されている第２インダクタ配線４２をさらに含ん
でおり、第１インダクタ配線４１と第２インダクタ配線
４２を連結するための接触孔５１，５２が形成されてい
る点が第１実施形態と異なる。即ち、第２実施形態はイ
ンダクタ配線４１，４２を二重層で形成してインダクタ
配線の長さを増加させることによってインダクタンスを
大きくしたものである。
【００２１】このようなインダクタを形成する方法は第
１実施形態とほぼ同様である。ただし、第２絶縁膜５０
と第２インダクタ配線４２を形成する工程が追加される
が、これは第１絶縁膜３０及び第１インダクタ配線４１
の形成工程と同様な方法による。この時、工程単純化面
でエッチング物質［例：ＮａＯＨ］を注入するための孔
３１は接触孔５１，５２と共に形成するのが好ましい。
即ち、第２絶縁膜５０を積層した後、第２金属配線を形
成する前に第２絶縁膜５０に接触孔５１，５２を形成す
る時に孔３１も共に形成すれば光リソグラフィ適用回数
を減少させることができる。
１実施形態とほぼ同様である。ただし、第２絶縁膜５０
と第２インダクタ配線４２を形成する工程が追加される
が、これは第１絶縁膜３０及び第１インダクタ配線４１
の形成工程と同様な方法による。この時、工程単純化面
でエッチング物質［例：ＮａＯＨ］を注入するための孔
３１は接触孔５１，５２と共に形成するのが好ましい。
即ち、第２絶縁膜５０を積層した後、第２金属配線を形
成する前に第２絶縁膜５０に接触孔５１，５２を形成す
る時に孔３１も共に形成すれば光リソグラフィ適用回数
を減少させることができる。
【００２２】図３は本発明の第３実施形態によって多孔
性酸化シリコン層を利用して形成したインダクタの斜視
図である。
性酸化シリコン層を利用して形成したインダクタの斜視
図である。
【００２３】第３実施形態は図１の第１実施形態のイン
ダクタ配線４１の下部の絶縁膜３０が省略された形態で
あり、エアブリッジを形成する代わりにワイヤボンディ
ング（wire bonding）６５を通じてインダクタ配線４１
の中間短絡を防止している。
ダクタ配線４１の下部の絶縁膜３０が省略された形態で
あり、エアブリッジを形成する代わりにワイヤボンディ
ング（wire bonding）６５を通じてインダクタ配線４１
の中間短絡を防止している。
【００２４】このような構造のインダクタを形成する一
つの方法を説明する。
つの方法を説明する。
【００２５】まず、シリコン基板１０を光リソグラフィ
を通じてパターニングすることによってシリコン柱状部
を形成する。
を通じてパターニングすることによってシリコン柱状部
を形成する。
【００２６】その後、陽極化による電気化学法を通じて
シリコン柱状部を多孔性シリコン柱状部に変化させ、再
び熱酸化させて多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１を
形成する。この時、感光膜パターンを形成した後に電気
化学法、熱酸化及びエッチングを適用することによって
部分によって選択的に多孔性酸化シリコン柱状部を形成
したりシリコン柱状部をそのまま残すことができる。
シリコン柱状部を多孔性シリコン柱状部に変化させ、再
び熱酸化させて多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１を
形成する。この時、感光膜パターンを形成した後に電気
化学法、熱酸化及びエッチングを適用することによって
部分によって選択的に多孔性酸化シリコン柱状部を形成
したりシリコン柱状部をそのまま残すことができる。
【００２７】次いで、柱状部２０，２１の周囲を誘電率
の低い誘電体を塗布充填することによって平坦化し、そ
の上にシード金属層を蒸着し、感光膜パターンを形成し
てメッキ型を形成し、金属をメッキする。その後、ワイ
ヤをボンディングする。メッキ型である感光膜パターン
を除去し金属を全面エッチングしてシード金属層を除去
することによってインダクタ配線４１を形成した後、柱
状部２０，２１の周囲を満たしている誘電体を除去した
り素子の保護のためにインダクタ配線４１の上に追加的
に誘電率の低い誘電体を塗布する。
の低い誘電体を塗布充填することによって平坦化し、そ
の上にシード金属層を蒸着し、感光膜パターンを形成し
てメッキ型を形成し、金属をメッキする。その後、ワイ
ヤをボンディングする。メッキ型である感光膜パターン
を除去し金属を全面エッチングしてシード金属層を除去
することによってインダクタ配線４１を形成した後、柱
状部２０，２１の周囲を満たしている誘電体を除去した
り素子の保護のためにインダクタ配線４１の上に追加的
に誘電率の低い誘電体を塗布する。
【００２８】このようにすると、第１実施形態のブリッ
ジ部分によって発生した信号干渉を減少させることがで
き、より高いＱファクター（factor）を得ることがで
き、直列静電容量（capacitance）を減少させることが
できる。
ジ部分によって発生した信号干渉を減少させることがで
き、より高いＱファクター（factor）を得ることがで
き、直列静電容量（capacitance）を減少させることが
できる。
【００２９】図４は本発明の第４実施形態によって多孔
性酸化シリコン層を利用して形成したコンデンサの斜視
図である。
性酸化シリコン層を利用して形成したコンデンサの斜視
図である。
【００３０】第４実施形態もシリコン基板１０、多孔性
酸化シリコン柱状部２１，２０、第１絶縁膜３０は第１
実施形態と同一である。ただし、第１絶縁膜３０の上に
インダクタ配線の代わりに静電容量を形成するための第
１電極４３及び第２電極４４、これらの間に挟まれてい
る第２絶縁膜５０が形成されている点が異なる。
酸化シリコン柱状部２１，２０、第１絶縁膜３０は第１
実施形態と同一である。ただし、第１絶縁膜３０の上に
インダクタ配線の代わりに静電容量を形成するための第
１電極４３及び第２電極４４、これらの間に挟まれてい
る第２絶縁膜５０が形成されている点が異なる。
【００３１】このようにすると、数ｐＦ以上の静電容量
を有するコンデンサを形成することができる。この時、
静電容量は第１及び第２電極４３，４４の面積及び絶縁
膜の厚さと誘電率によって決定される。
を有するコンデンサを形成することができる。この時、
静電容量は第１及び第２電極４３，４４の面積及び絶縁
膜の厚さと誘電率によって決定される。
【００３２】このような構造のコンデンサを形成する方
法においても多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１を形
成する方法は第１実施形態と同様である。ただし、イン
ダクタ配線形成工程の代わりにメッキ工程を通じて第１
電極４３を形成し、第１電極４３の上に絶縁膜の蒸着及
び光リソグラフィを通じて第２絶縁膜５０を形成し、再
びメッキ工程を行って第２電極４４を形成する。
法においても多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１を形
成する方法は第１実施形態と同様である。ただし、イン
ダクタ配線形成工程の代わりにメッキ工程を通じて第１
電極４３を形成し、第１電極４３の上に絶縁膜の蒸着及
び光リソグラフィを通じて第２絶縁膜５０を形成し、再
びメッキ工程を行って第２電極４４を形成する。
【００３３】図５は本発明の第５実施形態によって多孔
性酸化シリコン層を利用して形成したコンデンサの斜視
図である。
性酸化シリコン層を利用して形成したコンデンサの斜視
図である。
【００３４】シリコン基板１０、多孔性酸化シリコン柱
状部２１，２０、絶縁膜３０は第１実施形態と同様であ
る。ただし、絶縁膜３０の上に静電容量を形成するため
の二つの電極４３，４４が互いに分離されて形成されて
いる点が異なる。この時、二つの電極４３，４４はそれ
ぞれ多数の枝状電極を有しており、これら枝状電極は互
いに交互に配置されていて両手の指を組み合わせたよう
な形態をしている。これは二つの電極４３，４４の間に
重なる面積を大きくして静電容量を増加させるためであ
る。ここで、静電容量は枝状電極の数、枝状電極の重な
る長さなどによって決定される。このような構造のコン
デンサは数ｐＦ以下の静電容量を必要とする素子に主に
使用される。
状部２１，２０、絶縁膜３０は第１実施形態と同様であ
る。ただし、絶縁膜３０の上に静電容量を形成するため
の二つの電極４３，４４が互いに分離されて形成されて
いる点が異なる。この時、二つの電極４３，４４はそれ
ぞれ多数の枝状電極を有しており、これら枝状電極は互
いに交互に配置されていて両手の指を組み合わせたよう
な形態をしている。これは二つの電極４３，４４の間に
重なる面積を大きくして静電容量を増加させるためであ
る。ここで、静電容量は枝状電極の数、枝状電極の重な
る長さなどによって決定される。このような構造のコン
デンサは数ｐＦ以下の静電容量を必要とする素子に主に
使用される。
【００３５】このような形態のコンデンサは第１実施形
態のインダクタを形成する工程と同様な方法を通じて形
成することができ、第４実施形態によるコンデンサに比
べて形成工程が簡単である。
態のインダクタを形成する工程と同様な方法を通じて形
成することができ、第４実施形態によるコンデンサに比
べて形成工程が簡単である。
【００３６】図６は本発明の第６実施形態によって多孔
性酸化シリコン層を利用して形成したコンデンサの斜視
図である。
性酸化シリコン層を利用して形成したコンデンサの斜視
図である。
【００３７】第６実施形態のコンデンサは第５実施形態
の絶縁膜３０を省略した形態である。このような構造で
は二つの電極４３，４４の周囲に形成される電磁気場が
大部分空気中に位置するようになるので寄生成分を最小
化することができる。
の絶縁膜３０を省略した形態である。このような構造で
は二つの電極４３，４４の周囲に形成される電磁気場が
大部分空気中に位置するようになるので寄生成分を最小
化することができる。
【００３８】このような構造のコンデンサは図３の第３
実施形態によるインダクタを形成する工程と同様な方法
で形成することができる。
実施形態によるインダクタを形成する工程と同様な方法
で形成することができる。
【００３９】図７は本発明の第７実施形態によって多孔
性酸化シリコン層を利用して形成した抵抗の斜視図であ
る。
性酸化シリコン層を利用して形成した抵抗の斜視図であ
る。
【００４０】シリコン基板１０、多孔性酸化シリコン柱
状部２１，２０、絶縁膜３０は第１実施形態と同様であ
る。ただし、絶縁膜３０の上に抵抗が大きい物質である
ニクロムのような金属からなる抵抗パターン６０が形成
されており、その両端に他の素子と連結するための金属
配線４５が連結されている。この時、金属配線４５はア
ルミニウムあるいはチタニウムまたは金などで形成され
る。
状部２１，２０、絶縁膜３０は第１実施形態と同様であ
る。ただし、絶縁膜３０の上に抵抗が大きい物質である
ニクロムのような金属からなる抵抗パターン６０が形成
されており、その両端に他の素子と連結するための金属
配線４５が連結されている。この時、金属配線４５はア
ルミニウムあるいはチタニウムまたは金などで形成され
る。
【００４１】このような構造の抵抗を形成する工程は絶
縁膜３０の上にニクロムなどを高真空蒸着方法によって
蒸着しパタ−ニングして抵抗パターン６０を形成した後
に、メッキ工程を通じて金属配線４５を形成する過程以
外は第１実施形態と同一である。
縁膜３０の上にニクロムなどを高真空蒸着方法によって
蒸着しパタ−ニングして抵抗パターン６０を形成した後
に、メッキ工程を通じて金属配線４５を形成する過程以
外は第１実施形態と同一である。
【００４２】図８は本発明の第８実施形態によって多孔
性酸化シリコン層を利用して形成したエアブリッジの斜
視図である。
性酸化シリコン層を利用して形成したエアブリッジの斜
視図である。
【００４３】シリコン基板１０の上に多孔性酸化シリコ
ン層２２が形成されており、多孔性酸化シリコン層２２
の上には二つの金属配線４５，４６が互いに交差してい
る。この時、多孔性酸化シリコン層２２には陥没部２３
が形成されており、二つの金属配線４５，４６はこの陥
没部２３で互いに交差している。第１配線４５は陥没部
２３の底に沿って形成されており、第２配線４６は陥没
部２３の上にかかっており、２つの配線４５，４６は互
いに分離されている。
ン層２２が形成されており、多孔性酸化シリコン層２２
の上には二つの金属配線４５，４６が互いに交差してい
る。この時、多孔性酸化シリコン層２２には陥没部２３
が形成されており、二つの金属配線４５，４６はこの陥
没部２３で互いに交差している。第１配線４５は陥没部
２３の底に沿って形成されており、第２配線４６は陥没
部２３の上にかかっており、２つの配線４５，４６は互
いに分離されている。
【００４４】このようなエアブリッジを形成する方法を
説明する。
説明する。
【００４５】まず、シリコン基板１０を選択エッチング
して陥没部２３を形成し、陽極酸化及び熱酸化を通じて
シリコン基板１０の上部を多孔性酸化シリコン層２２に
変化させる。
して陥没部２３を形成し、陽極酸化及び熱酸化を通じて
シリコン基板１０の上部を多孔性酸化シリコン層２２に
変化させる。
【００４６】次いで、一次メッキ工程を通じて第１配線
４５を形成し、誘電体などを陥没部に詰め込んで平坦化
した後、２次メッキ工程を実施して第２配線４６を形成
し、陥没部内の誘電体を除去したりまたは保護のために
第２配線４６の上に追加的に誘電体を塗布する。
４５を形成し、誘電体などを陥没部に詰め込んで平坦化
した後、２次メッキ工程を実施して第２配線４６を形成
し、陥没部内の誘電体を除去したりまたは保護のために
第２配線４６の上に追加的に誘電体を塗布する。
【００４７】図９は本発明の第９実施形態によって多孔
性酸化シリコン層を利用して形成したコプラナストリッ
プラインパッチアンテナの斜視図である。
性酸化シリコン層を利用して形成したコプラナストリッ
プラインパッチアンテナの斜視図である。
【００４８】シリコン基板１０、その上の多孔性酸化シ
リコン柱状部２０、絶縁膜３０は第１実施形態と同様な
構造である。絶縁膜３０の上には金属からなるアンテナ
パターン４８とアンテナパターン４８を囲む金属接地部
４７とが形成されている。
リコン柱状部２０、絶縁膜３０は第１実施形態と同様な
構造である。絶縁膜３０の上には金属からなるアンテナ
パターン４８とアンテナパターン４８を囲む金属接地部
４７とが形成されている。
【００４９】このようなコプラナストリップラインパッ
チアンテナの形成方法は第１実施形態と同様である。
チアンテナの形成方法は第１実施形態と同様である。
【００５０】図１０は本発明の第１０実施形態によって
多孔性酸化シリコン層を利用して形成したコプラナスト
リップラインパッチアンテナの斜視図である。
多孔性酸化シリコン層を利用して形成したコプラナスト
リップラインパッチアンテナの斜視図である。
【００５１】第１０実施形態のコプラナストリップライ
ンパッチアンテナは第９実施形態の絶縁膜３０を省略し
た構造である。
ンパッチアンテナは第９実施形態の絶縁膜３０を省略し
た構造である。
【００５２】このような構造のコプラナストリップライ
ンパッチアンテナの形成方法は第３実施形態と同様であ
る。
ンパッチアンテナの形成方法は第３実施形態と同様であ
る。
【００５３】図１１は本発明の第１１実施形態によって
多孔性酸化シリコン層を利用して形成した受動素子を使
用して形成したＭＭＩＣの斜視図である。
多孔性酸化シリコン層を利用して形成した受動素子を使
用して形成したＭＭＩＣの斜視図である。
【００５４】第１１実施形態は前述の第１乃至第１０実
施形態に示された受動素子を利用してＭＭＩＣを形成し
た場合の一例である。シリコン基板１０の上に多孔性酸
化シリコン柱状部２０，２１が形成されている。この
時、柱状部の役割を果たす部分中には多孔性酸化シリコ
ン化されない部分、即ち、シリコンである部分も存在す
る。多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１の上には孔３
１を有する絶縁膜３０が形成されている。絶縁膜３０の
上にはインダクタ１００、コンデンサ２００、抵抗３０
０などの受動素子が形成され金属配線によって連結され
ており、柱状部のシリコンである部分には能動素子４０
０が形成されている。能動素子４００と受動素子との連
結はワイヤボンディングまたはフリップチップボンディ
ングなどによって行われる。
施形態に示された受動素子を利用してＭＭＩＣを形成し
た場合の一例である。シリコン基板１０の上に多孔性酸
化シリコン柱状部２０，２１が形成されている。この
時、柱状部の役割を果たす部分中には多孔性酸化シリコ
ン化されない部分、即ち、シリコンである部分も存在す
る。多孔性酸化シリコン柱状部２０，２１の上には孔３
１を有する絶縁膜３０が形成されている。絶縁膜３０の
上にはインダクタ１００、コンデンサ２００、抵抗３０
０などの受動素子が形成され金属配線によって連結され
ており、柱状部のシリコンである部分には能動素子４０
０が形成されている。能動素子４００と受動素子との連
結はワイヤボンディングまたはフリップチップボンディ
ングなどによって行われる。
【００５５】場合によっては、能動素子の下には絶縁膜
３０を設置しない。
３０を設置しない。
【００５６】以上のように、受動素子を信号損失が大き
くなるシリコン基板から分離して空中に位置させて形成
することによって超高周波で駆動しても過度な信号損失
を防止することができる。
くなるシリコン基板から分離して空中に位置させて形成
することによって超高周波で駆動しても過度な信号損失
を防止することができる。
【００５７】図１１は本発明の概念を説明するために簡
略化して示したものであって、実際のＭＭＩＣにおいて
は非常に複雑な回路になる。
略化して示したものであって、実際のＭＭＩＣにおいて
は非常に複雑な回路になる。
【００５８】
【発明の効果】本発明によると、アルミナ基板などに比
べて熱伝導と平坦度などが優れており、安価なシリコン
基板を使用すると共に１ＧＨｚ以上の超高周波領域でも
信号損失が極めて少ない素子を具現することができる。
べて熱伝導と平坦度などが優れており、安価なシリコン
基板を使用すると共に１ＧＨｚ以上の超高周波領域でも
信号損失が極めて少ない素子を具現することができる。
【図１】 本発明の第１実施形態によって多孔性酸化シ
リコン層を利用して形成したインダクタの斜視図であ
る。
リコン層を利用して形成したインダクタの斜視図であ
る。
【図２】 本発明の第２実施形態によって多孔性酸化シ
リコン層を利用して形成したインダクタの断面図であ
る。
リコン層を利用して形成したインダクタの断面図であ
る。
【図３】 本発明の第３実施形態によって多孔性酸化シ
リコン層を利用して形成したインダクタの斜視図であ
る。
リコン層を利用して形成したインダクタの斜視図であ
る。
【図４】 本発明の第４実施形態によって多孔性酸化シ
リコン層を利用して形成したコンデンサの斜視図であ
る。
リコン層を利用して形成したコンデンサの斜視図であ
る。
【図５】 本発明の第５実施形態によって多孔性酸化シ
リコン層を利用して形成したコンデンサの斜視図であ
る。
リコン層を利用して形成したコンデンサの斜視図であ
る。
【図６】 本発明の第６実施形態によって多孔性酸化シ
リコン層を利用して形成したコンデンサの斜視図であ
る。
リコン層を利用して形成したコンデンサの斜視図であ
る。
【図７】 本発明の第７実施形態によって多孔性酸化シ
リコン層を利用して形成した抵抗の斜視図である。
リコン層を利用して形成した抵抗の斜視図である。
【図８】 本発明の第８実施形態によって多孔性酸化シ
リコン層を利用して形成したエアブリッジの斜視図であ
る。
リコン層を利用して形成したエアブリッジの斜視図であ
る。
【図９】 本発明の第９実施形態によって多孔性酸化シ
リコン層を利用して形成したコプラナストリップライン
パッチアンテナの斜視図である。
リコン層を利用して形成したコプラナストリップライン
パッチアンテナの斜視図である。
【図１０】 本発明の第１０実施形態によって多孔性酸
化シリコン層を利用して形成したコプラナストリップラ
インパッチアンテナの斜視図である。
化シリコン層を利用して形成したコプラナストリップラ
インパッチアンテナの斜視図である。
【図１１】 本発明の第１１実施形態によって多孔性酸
化シリコン層を利用して形成した受動素子を使用して形
成したＭＭＩＣの斜視図である。
化シリコン層を利用して形成した受動素子を使用して形
成したＭＭＩＣの斜視図である。
１０ シリコン基板 ２０，２１ 柱状部 ２２ 多孔性酸化シリコン層 ２３ 陥没部 ３０，５０ 絶縁膜 ３１ 孔 ４１，４２ インダクタ配線 ４３，４４ 電極 ４５，４６ 金属配線 ４７ 金属接地部 ４８ アンテナパターン ５１，５２ 接触孔 ６０ 抵抗パターン ６１ エアブリッジ １００ インダクタ ２００ 畜電器 ３００ 抵抗 ４００ 能動素子
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/768 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｎ 25/00 27/04 Ｃ Ｐ Ｆターム(参考） 5E032 AB01 BA12 BB01 CC18 5E070 AA01 AB07 CB12 CB13 5E082 AB02 AB03 BB05 EE05 EE39 FG03 FG42 KK01 5F033 HH08 HH13 HH18 PP27 QQ00 QQ09 QQ19 QQ37 QQ76 RR04 RR06 RR09 RR22 RR30 SS11 VV08 VV09 VV10 XX00 XX24 5F038 AC04 AC05 AR07 AZ04 AZ09 BE07 DF02 EZ04 EZ20
Claims (18)
- 【請求項１】 シリコン基板と、 前記基板上に形成されており、多孔性酸化シリコンから
なる柱状部と、 前記柱状部によって支持されている素子パターンとを含
む超高周波用素子。 - 【請求項２】 前記柱状部の上に形成されており、前記
素子パターンの下に形成されている第１絶縁膜をさらに
含む請求項１に記載の超高周波用素子。 - 【請求項３】 前記素子パターンはインダクタ配線であ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の超高周波
用素子。 - 【請求項４】 前記素子パターンは互いに分離されて対
向している第１電極と第２電極であり、前記第１及び第
２電極はそれぞれ多数の枝状電極を有し、これら第１電
極の枝状電極と第２電極の枝状電極は互いに交互に配置
されていることを特徴とする請求項１または２に記載の
超高周波用素子。 - 【請求項５】 前記素子パターンは抵抗パターンである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の超高周波用
素子。 - 【請求項６】 前記素子パターンはアンテナパターンと
アンテナパターンを囲む接地部とからなることを特徴と
する請求項１または２に記載の超高周波用素子。 - 【請求項７】 前記素子パターンは、第１電極と、前記
第１電極の上に形成されており前記第１電極と対向して
いる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に
挟まれてこれらを絶縁させる第２絶縁膜とからなること
を特徴とする請求項１または２に記載の超高周波用素
子。 - 【請求項８】 前記素子パターンは、第１インダクタ配
線と、前記第１インダクタ配線の上に形成されており前
記第１インダクタ配線を露出させる接触孔を有する第２
絶縁膜と、前記第２絶縁膜の上に形成されており前記接
触孔を通じて前記第１インダクタ配線と連結されている
第２インダクタ配線とを含むことを特徴とする請求項１
または２に記載の超高周波用素子。 - 【請求項９】 シリコン基板と、 前記シリコン基板の上に形成されている多孔性酸化シリ
コン柱状部と、 前記シリコン基板によって支持されており、前記多孔性
酸化シリコン柱状部と同一の高さで形成されているシリ
コン柱状部と、 前記シリコン柱状部の上に形成されている能動素子と、 前記多孔性酸化シリコン柱状部の上に形成されており、
前記能動素子と連結されている受動素子とを含む超高周
波用素子。 - 【請求項１０】 前記多孔性酸化シリコン柱状部の上に
形成されており、前記受動素子のパターンの下に形成さ
れている第１絶縁膜をさらに含む請求項９に記載の超高
周波用素子。 - 【請求項１１】 シリコン基板と、 前記シリコン基板上に形成されているシリコン柱状部
と、 前記シリコン柱状部の上に形成されている能動素子と、 前記シリコン柱状部によって支持されている絶縁膜と、 前記絶縁膜の上に形成されており、前記能動素子と連結
されている受動素子とを含む超高周波用素子。 - 【請求項１２】 シリコン基板と、 前記シリコン基板上に形成されており、陥没部を有する
多孔性酸化シリコン層と、 前記陥没部の底に沿って形成されている第１配線と、 前記陥没部の上にかかっている第２配線とを含む超高周
波用素子。 - 【請求項１３】 前記受動素子の保護のために、誘電率
が低い誘電体で前記受動素子の周囲を満たしたことを特
徴とする請求項１、２、９、１０、１１または１２のう
ちのいずれかの１つに記載の超高周波用素子。 - 【請求項１４】 シリコン基板上に多孔性酸化シリコン
層及び多孔性シリコン層を形成する段階と、 前記多孔性酸化シリコン層及び多孔性シリコン層の上に
絶縁膜を形成する段階と、 前記絶縁膜の上に素子パターンを形成する段階と、 前記絶縁膜に孔を形成し、この孔を通じてエッチング剤
を注入することによって前記多孔性酸化シリコン層を部
分的にエッチングする段階とを含む超高周波用素子形成
方法。 - 【請求項１５】 シリコン基板上に多孔性酸化シリコン
層及び多孔性シリコン層を形成する段階と、 前記多孔性酸化シリコン層の上に素子パターンを形成す
る段階と、 前記素子パターンの間を通じてエッチング剤を注入する
ことによって前記多孔性酸化シリコン層を部分的にエッ
チングする段階とを含む超高周波用素子形成方法。 - 【請求項１６】 シリコン基板をパターニングして柱状
部を形成する段階と、 前記柱状部の少なくとも一部分を多孔性酸化シリコンに
変化させる段階と、 前記柱状部の周囲を特定物質で満たして平坦化する段階
と、 素子パターンを形成する段階とを含む超高周波用素子形
成方法。 - 【請求項１７】 前記特定物質は誘電体であることを特
徴とする請求項１６に記載の超高周波用素子形成方法。 - 【請求項１８】 シリコン基板に陥没部を形成する段階
と、 前記陥没部を含む前記シリコン基板の上部を多孔性酸化
シリコン層に変化させる段階と、 前記多孔性酸化シリコン層の陥没部を通過する第１配線
を形成する段階と、 前記陥没部を特定物質で満たす段階と、 前記特定物質の上を通過する第２配線を形成する段階と
を含む超高周波用素子形成方法。
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