JP2005093828A - Semiconductor device and manufacturing method - Google Patents

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Junichi Kodate
淳一 小舘
Takakuni Douseki
隆国 道関
Tsuneo Tsukahara
恒夫 束原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and securely obtain a semiconductor device capable of obtaining desired performance as to an inductive passive element and to obtain a high-precision inductive passive element which has a small variation in characteristic. <P>SOLUTION: When the inductive passive element is formed of a wire on an element separating and insulating film 2 formed on a silicon substrate 1, a substrate which has a 2 to 4 kΩcm specific resistance value, preferably, a 3 kΩcm specific resistance value is used as the silicon substrate. Further, a substrate is used which has a specific resistance value obtained from ρ<SB>Si</SB>=20/(2πε<SB>Si</SB>ε<SB>0</SB>), where ε<SB>0</SB>is a dielectric constant under a vacuum, ε<SB>Si</SB>is a specific dielectric constant of silicon, and (f) is a signal frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、シリコン基板上に形成する高周波用半導体集積回路に関し、特に、トランジスタなどの能動素子に加えてインダクタなどの誘導性受動素子を集積回路として有する半導体装置および製造方法に関するものである。   The present invention relates to a high-frequency semiconductor integrated circuit formed on a silicon substrate, and particularly to a semiconductor device having an inductive passive element such as an inductor as an integrated circuit in addition to an active element such as a transistor and a manufacturing method thereof.

高周波用の半導体集積回路をシリコン基板上に形成する場合、高周波回路の動作特性の向上や部品実装工数の削減などを考慮して、トランジスタなどの能動素子に加えて誘導性を有するインダクタなどの受動素子を集積回路上に形成する場合がある。この際、受動素子を構成する配線からシリコン基板側への信号の減衰に起因するQ値(Quality Factor)の低下が問題となる。   When forming a high-frequency semiconductor integrated circuit on a silicon substrate, in order to improve the operating characteristics of the high-frequency circuit and reduce the number of component mounting steps, in addition to active elements such as transistors, passives such as inductive inductors An element may be formed on an integrated circuit. At this time, there is a problem that the Q value (Quality Factor) is lowered due to the attenuation of the signal from the wiring constituting the passive element to the silicon substrate side.

従来より、集積回路としてシリコン基板上に形成するインダクタなどの受動素子の特性を向上させる方法として、1)インダクタを形成するために専用の特殊な製造プロセスを用いる方法、2)インダクタを構成する配線の配線抵抗を低く抑えることによりインダクタの特性を向上させる方法、3)シリコン基板の基板抵抗を高抵抗化することでインダクタからシリコン基板への損失を抑えてインダクタ特性を向上させる方法、などが知られている。   Conventionally, as a method for improving the characteristics of passive elements such as an inductor formed on a silicon substrate as an integrated circuit, 1) a method using a special manufacturing process dedicated to forming the inductor, and 2) wiring constituting the inductor 3) A method for improving the inductor characteristics by keeping the wiring resistance low, and 3) a method for improving the inductor characteristics by suppressing the loss from the inductor to the silicon substrate by increasing the substrate resistance of the silicon substrate. It has been.

このうち、1)のインダクタ専用プロセスによる製造方法は、通常の半導体プロセスに特殊なプロセスを追加する必要があり、必然的に製造コストの増加を招く可能性が大きい。したがって、コストの増加を抑えつつインダクタの性能を上げるには、2)の配線の低抵抗化または3)のシリコン基板の高抵抗化が有効である。本発明は、このうち3)のシリコン基板の高抵抗化に関するものであり、以下、本発明にかかわる従来技術について説明する。   Among these, the manufacturing method using the inductor-dedicated process 1) requires a special process to be added to the normal semiconductor process, which inevitably increases the manufacturing cost. Therefore, in order to improve the performance of the inductor while suppressing an increase in cost, it is effective to reduce the resistance of the wiring in 2) or increase the resistance of the silicon substrate in 3). The present invention relates to increasing the resistance of the silicon substrate 3), and the prior art relating to the present invention will be described below.

[第1の従来技術]
第1の従来技術について、特許文献1を参照して説明する。この第1の従来技術では、半導体装置の高Q値化および高速化に対応した高い基板抵抗を持つ半導体装置を提供する方法が述べられている。目的とする半導体装置を構成するために、シリコン基板上に素子活性層が形成されてなる半導体装置において、このシリコン基板の素子活性層部分以外のドーパント濃度が1×1013cm-3以下であり、かつ酸素ドナー濃度が1×1013cm-3以下であることを特徴としている。この際、ドーパント濃度1×1013cm-3以下とは、n型シリコンの場合、比抵抗値で約400Ωcm以上に相当する(例えば、非特許文献1など参照)。以上のように、ドーパント濃度および酸素ドナー濃度を低く抑えることでシリコン基板を高抵抗に維持し、高Q値化に対応している。特に、低い酸素ドナー濃度を実現するために、基板中の酸素濃度を4×1013cm-3以上15×1013cm-3以下とし、500℃〜900℃の範囲の熱処理時間を所定の計算式で求められる値以下の時間に抑えることで、酸素ドナーの発生を抑制し、酸素ドナー発生による基板比抵抗値の低下を抑制するという効果を得ている。
[First prior art]
The first prior art will be described with reference to Patent Document 1. In the first prior art, a method for providing a semiconductor device having a high substrate resistance corresponding to a high Q value and high speed of the semiconductor device is described. In a semiconductor device in which an element active layer is formed on a silicon substrate in order to constitute a target semiconductor device, the dopant concentration other than the element active layer portion of the silicon substrate is 1 × 10 13 cm −3 or less. The oxygen donor concentration is 1 × 10 13 cm −3 or less. In this case, the dopant concentration of 1 × 10 13 cm −3 or less corresponds to a specific resistance value of about 400 Ωcm or more in the case of n-type silicon (see, for example, Non-Patent Document 1). As described above, the silicon substrate is maintained at a high resistance by suppressing the dopant concentration and the oxygen donor concentration to a low level, which corresponds to a high Q value. In particular, in order to realize a low oxygen donor concentration, the oxygen concentration in the substrate is set to 4 × 10 13 cm −3 or more and 15 × 10 13 cm −3 or less, and the heat treatment time in the range of 500 ° C. to 900 ° C. is predetermined calculation. By suppressing the time to a time equal to or less than the value obtained by the equation, it is possible to suppress the generation of oxygen donors and to suppress the decrease in the substrate resistivity due to the generation of oxygen donors.

[第2の従来技術]
第2の従来技術について、特許文献2を参照して説明する。この第2の従来技術では、RF特性に優れた高抵抗基板を用いて、スリップの発生に起因する不良の発生を防止した半導体装置およびその製造方法を提供する方法が述べられている。目的とする半導体装置を構成するために、製造に用いるシリコン基板中の格子間酸素濃度が8×1013cm-3以下、酸素析出に伴う微小欠陥(Bulk Micro Defect,BMD)の密度が1×1013cm-3以上、基板比抵抗値が500Ωcm以上である基板を使用し、デバイスプロセス中での熱工程を1000℃換算で25時間以内に抑えることで、基板の低抵抗化を抑制し、製造中にシリコン基板にスリップが発生することも抑制するという効果を得ている。
[Second prior art]
The second prior art will be described with reference to Patent Document 2. In the second prior art, a method for providing a semiconductor device and a method for manufacturing the same in which a defect due to the occurrence of slip is prevented using a high resistance substrate having excellent RF characteristics is described. In order to configure the target semiconductor device, the interstitial oxygen concentration in the silicon substrate used for manufacturing is 8 × 10 13 cm −3 or less, and the density of micro defects (Bulk Micro Defect, BMD) due to oxygen precipitation is 1 ×. By using a substrate having a substrate resistivity of 10 13 cm −3 or more and a substrate specific resistance of 500 Ωcm or more, and suppressing the thermal process in the device process within 25 hours in terms of 1000 ° C., the reduction in resistance of the substrate is suppressed, The effect of suppressing the occurrence of slip on the silicon substrate during the production is obtained.

[第3の従来技術]
第3の従来技術について、特許文献3を参照して説明する。この第3の従来技術では、シリコン基板を用いて安価で精度のよい高周波用モジュールを提供する方法が述べられている。目的とする半導体装置(モジュール)を実現するために、受動素子を形成するシリコン基板中に金または白金または銅を拡散することでシリコン基板を高抵抗化し、この基板上にスパイラルインダクタなどの受動素子を形成し、別のシリコン基板に能動素子を形成して半導体チップを作製し、受動素子の形成されたシリコン基板と能動素子が形成された半導体チップとをフリップチップ実装することで、金属原子が能動素子を形成した半導体チップに拡散することを防止できるという効果を得ている。
[Third prior art]
The third prior art will be described with reference to Patent Document 3. In the third prior art, a method for providing an inexpensive and accurate high-frequency module using a silicon substrate is described. In order to realize the target semiconductor device (module), the resistance of the silicon substrate is increased by diffusing gold, platinum or copper into the silicon substrate on which the passive element is formed, and a passive element such as a spiral inductor is formed on the substrate. And forming an active element on another silicon substrate to fabricate a semiconductor chip, and flip-chip mounting the silicon substrate on which the passive element is formed and the semiconductor chip on which the active element is formed, so that the metal atoms are formed. An effect is obtained that diffusion to the semiconductor chip on which the active element is formed can be prevented.

なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特開2000−269225号公報 特開2002−9081号公報 特開2002−319658号公報 S.M.Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd ed., p.32, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1981. J.Kodate et al., "Gain Improvement of a 2.4-GHz/5-GHz CMOS Low Noise Amplifier by using High-Resistivity Silicon-on-Insulator Wafers," IEICE Trans. Electoron.,Vol.E86-C, pp.1041-1049, 2003. C.P.Yue and S.Wong, "0n-Chip Spiral Inductors with Patterned Ground Shields for Si-Based RF IC's," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.33, pp.743-752, 1998. A.M.Niknejad and R.G. Meyer, "Analysis, Design, and Optimization of Spiral Inductors and Transformers for Si RF IC's," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.33, pp.1470-1481, 1998. R.Brederlow et al., "A Mixed-Signal Design Roadmap," IEEE Design & Test of Computers, Vol.18, pp.34-46, Nov-Dec 2001. S.Gevorgian, "Surface Impedance of Silicon Substrates and Films," Int. J. RF and Microwave Computer-Aided-Engineering, Vol.8, pp.433-440, 1998. 伊達宗行,「朝倉現代物理学講座12物性物理学」, 7.誘電現象, pp.134-148, 朝倉書店, 1991. 西澤潤一 監修, 丹呉浩侑 編,「半導体工学シリーズ9半導体プロセス技術」, 9.結晶・ウェーハ技術, pp.262-283, 培風館, 1998. 小西良弘, マイクロ波回路の基礎とその応用, 2.3マイクロストリップ線路, pp.53-66, 総合電子出版社, 1992.
The applicant has not yet found prior art documents related to the present invention by the time of filing other than the prior art documents specified by the prior art document information described in this specification.
JP 2000-269225 A JP 2002-9081 A JP 2002-319658 A SMSze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd ed., P.32, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1981. J. Kodate et al., "Gain Improvement of a 2.4-GHz / 5-GHz CMOS Low Noise Amplifier by using High-Resistivity Silicon-on-Insulator Wafers," IEICE Trans. Electoron., Vol.E86-C, pp. 1041-1049, 2003. CPYue and S. Wong, "0n-Chip Spiral Inductors with Patterned Ground Shields for Si-Based RF IC's," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.33, pp.743-752, 1998. AMNiknejad and RG Meyer, "Analysis, Design, and Optimization of Spiral Inductors and Transformers for Si RF IC's," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.33, pp.1470-1481, 1998. R. Brederlow et al., "A Mixed-Signal Design Roadmap," IEEE Design & Test of Computers, Vol.18, pp.34-46, Nov-Dec 2001. S. Gevorgian, "Surface Impedance of Silicon Substrates and Films," Int. J. RF and Microwave Computer-Aided-Engineering, Vol.8, pp.433-440, 1998. Muneyuki Date, "Asakura Modern Physics Course 12 Physical Physics", 7. Dielectric Phenomena, pp.134-148, Asakura Shoten, 1991. Supervised by Junichi Nishizawa, edited by Hiroshi Tango, "Semiconductor Engineering Series 9 Semiconductor Process Technology", 9. Crystal / Wafer Technology, pp.262-283, Baifukan, 1998. Yoshihiro Konishi, Fundamentals of Microwave Circuits and Their Applications, 2.3 Microstrip Line, pp.53-66, General Electronic Publishing Company, 1992.

しかしながら、このような従来技術では、誘導性受動素子の特性向上のために高抵抗化されたシリコン基板を用いているものの、シリコン基板の特性を規定する範囲が広く、かつ具体的な数値の根拠が示されていないため、誘導性受動素子について所望の性能が得られる半導体装置を容易にかつ的確に実現できないという問題点があった。またこれら従来技術では、高Q値化について検討されているものの、Q値のばらつき抑制については考慮されておらず、特性のばらつきが小さい高精度な誘導性受動素子を得ることができないという問題点があった。   However, although such a conventional technique uses a silicon substrate with a high resistance to improve the characteristics of the inductive passive element, the range for defining the characteristics of the silicon substrate is wide and specific numerical grounds Therefore, there has been a problem that a semiconductor device capable of obtaining a desired performance for an inductive passive element cannot be easily and accurately realized. In addition, although these prior arts have been studied to increase the Q value, they do not consider the suppression of the Q value variation, and it is not possible to obtain a highly accurate inductive passive element with a small variation in characteristics. was there.

例えば、第1の従来技術では、半導体装置の高Q値化および高速化に対応することを目的としているものの、どの程度の高Q値化の効果があるのか具体的な開示がない。すなわちこの高Q値化は、インダクタなどの受動素子のそれを指すと思われるが、受動素子に関する寸法や構成方法を含めた実施例およびそれに関する特性データなどについて具体的に開示されていない。また、ドーパント濃度の記述に関して、その上限値を数値として示しているが、得られる効果とドーパント濃度の関係が、ドーパント濃度がその値を満足しさえすればよいのか、その値以下では効果がないのか、その値が低ければ低いほど高Q値化の効果が顕著になるのか、具体的な効果の度合いが明示されていない。   For example, although the first prior art aims to cope with higher Q values and higher speeds of semiconductor devices, there is no specific disclosure as to how much high Q values are effective. That is, this high Q value is considered to indicate that of a passive element such as an inductor, but an embodiment including dimensions and a configuration method regarding the passive element and characteristic data related thereto are not specifically disclosed. Regarding the description of the dopant concentration, the upper limit value is shown as a numerical value, but the relationship between the obtained effect and the dopant concentration only has to satisfy the value of the dopant concentration, and there is no effect below that value. However, the lower the value, the more clearly the effect of increasing the Q value is not clearly stated.

第2の従来技術では、高抵抗基板はRF特性に優れると述べられているものの、どのように優れるのかについて具体的な開示がない。またシリコン基板の比抵抗値が500Ωcm以上であればよいとしているが、この数値について具体的な根拠が提示されておらず、シリコン基板の比抵抗値がその値を満足しさえすればよいのか、比抵抗値が高ければ高いほど効果が顕著になるのか、具体的な効果の度合いが明示されていない。   Although it is stated in the second prior art that the high resistance substrate is excellent in RF characteristics, there is no specific disclosure as to how it is excellent. Further, it is said that the specific resistance value of the silicon substrate should be 500 Ωcm or more, but no specific basis for this numerical value is presented, and it is only necessary that the specific resistance value of the silicon substrate satisfy the value, The specific effect level is not clearly stated as to whether the higher the specific resistance value, the more remarkable the effect.

第3の従来技術では、シリコンの比抵抗値は10kΩcm以上であることを必要としており、これを説明するための具体的なデータとして、50Ωストリップ線路の伝送損失が基板の高抵抗化で減少し100kΩcmで減少が飽和するというデータを示している。しかしながら、この100kΩcmというデータに示した値と上記10kΩcm以上必要としている点との対応が不明瞭であるし、シリコン基板上に形成する受動素子、特にスパイラルインダクタの説明として50Ωストリップ線路の例示は適切といえない。また50Ωストリップ線路を形成したシリコンの厚さを100μmとしており、この厚さは大多数の高周波用シリコン半導体装置における基板の厚さとは異なる。さらには、受動素子を形成する高抵抗化した基板と能動素子を形成する半導体チップをフリップチップ実装するという方法であるため、本発明のような誘導性受動素子と半導体集積回路とを同一シリコン基板上に形成する半導体装置に対して同様の手法を適用することはできない。   In the third prior art, the specific resistance value of silicon is required to be 10 kΩcm or more. As specific data for explaining this, the transmission loss of the 50Ω strip line is reduced by increasing the resistance of the substrate. The data shows that the decrease is saturated at 100 kΩcm. However, the correspondence between the value shown in the data of 100 kΩcm and the point that the above 10 kΩcm is required is unclear, and the illustration of the 50Ω strip line is appropriate as an explanation of the passive element formed on the silicon substrate, particularly the spiral inductor. I can't say. The thickness of the silicon on which the 50Ω strip line is formed is 100 μm, and this thickness is different from the thickness of the substrate in most high-frequency silicon semiconductor devices. Furthermore, since the high resistance substrate for forming the passive element and the semiconductor chip for forming the active element are flip-chip mounted, the inductive passive element and the semiconductor integrated circuit as in the present invention are mounted on the same silicon substrate. A similar method cannot be applied to the semiconductor device formed above.

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、誘導性受動素子について所望の性能が得られる半導体装置を容易にかつ的確に実現でき、また特性のばらつきが小さい高精度な誘導性受動素子が得られる半導体装置および製造方法を提供することを目的としている。   The present invention is for solving such problems, and can easily and accurately realize a semiconductor device capable of obtaining a desired performance for an inductive passive element, and has a highly accurate inductive passive with small variation in characteristics. An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a manufacturing method from which an element can be obtained.

このような目的を達成するために、本発明にかかる半導体装置は、シリコン基板上に形成された高周波用集積回路を備え、その高周波用集積回路に誘導性受動素子を含む半導体装置であって、シリコン基板と、このシリコン基板上に形成された絶縁膜と、この絶縁膜上に形成されて、誘導性受動素子を構成する配線とを備え、シリコン基板として、比抵抗値が2kΩcm以上でかつ4kΩcm以下のシリコン基板を用いるものである。   In order to achieve such an object, a semiconductor device according to the present invention includes a high frequency integrated circuit formed on a silicon substrate, and the high frequency integrated circuit includes an inductive passive element, A silicon substrate, an insulating film formed on the silicon substrate, and a wiring that is formed on the insulating film and forms an inductive passive element. The silicon substrate has a specific resistance value of 2 kΩcm or more and 4 kΩcm. The following silicon substrate is used.

この際、シリコン基板として、比抵抗値がほぼ3kΩcmのシリコン基板を用いてもよい。   At this time, a silicon substrate having a specific resistance value of approximately 3 kΩcm may be used as the silicon substrate.

また、本発明にかかる他の半導体装置は、シリコン基板上に形成された高周波用集積回路を備え、その高周波用集積回路に誘導性受動素子を含む半導体装置であって、シリコン基板と、このシリコン基板上に形成された絶縁膜と、この絶縁膜上に形成されて、誘導性受動素子を構成する配線とを備え、シリコン基板として、真空中の誘電率をε0、シリコンの比誘電率をεSi、信号周波数をfとした場合、ρSi=20/(2πfε0εSi)で求まる比抵抗値ρSiのシリコン基板を用いるものである。 According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a high frequency integrated circuit formed on a silicon substrate, the high frequency integrated circuit including an inductive passive element, the silicon substrate, and the silicon substrate An insulating film formed on the substrate, and a wiring that is formed on the insulating film and forms an inductive passive element. As a silicon substrate, the dielectric constant in vacuum is ε 0 , and the relative dielectric constant of silicon is A silicon substrate having a specific resistance value ρ Si obtained by ρ Si = 20 / (2πfε 0 ε Si ), where ε Si and the signal frequency is f, is used.

また、本発明にかかる他の半導体装置は、シリコン基板上に形成された高周波用集積回路を備え、その高周波用集積回路に誘導性受動素子を含む半導体装置であって、シリコン基板と、このシリコン基板上に形成された絶縁膜と、この絶縁膜上に形成されて、誘導性受動素子を構成する配線とを備え、シリコン基板として、予め得られた誘導性受動素子の比抵抗値−Q値値特性と、所望のQ値ばらつき許容範囲とから決定される比抵抗値のシリコン基板を用いるものである。   According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a high frequency integrated circuit formed on a silicon substrate, the high frequency integrated circuit including an inductive passive element, the silicon substrate, and the silicon substrate A specific resistance value-Q value of an inductive passive element obtained in advance as a silicon substrate, comprising: an insulating film formed on the substrate; and a wiring formed on the insulating film and constituting an inductive passive element. A silicon substrate having a specific resistance value determined from a value characteristic and a desired Q value variation allowable range is used.

以上の各半導体装置において、シリコン基板として、接地導体層を有し、この接地導体層と配線との距離が200μm以上となる基板厚さを有するものを用いてもよい。   In each of the semiconductor devices described above, a silicon substrate having a ground conductor layer and having a substrate thickness at which the distance between the ground conductor layer and the wiring is 200 μm or more may be used.

また、本発明にかかる半導体装置の製造方法は、前述した半導体装置を製造する際に用いる半導体装置の製造方法であって、シリコン基板中の格子間酸素濃度を3×1017cm-3以下に制御する工程を備えるものである。 A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device used when manufacturing the semiconductor device described above, and the interstitial oxygen concentration in the silicon substrate is 3 × 10 17 cm −3 or less. The process to control is provided.

また、本発明にかかる半導体装置の他の製造方法は、前述した半導体装置を製造する際に用いる半導体装置の製造方法であって、シリコン基板に対する熱処理を、シリコン基板中での酸素ドナーの発生を抑制できる所定温度までとするものである。   Another method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device used in manufacturing the semiconductor device described above, wherein the silicon substrate is subjected to heat treatment to generate oxygen donors in the silicon substrate. Up to a predetermined temperature that can be suppressed.

また、本発明にかかる半導体装置の他の製造方法は、前述した半導体装置を製造する際に用いる半導体装置の製造方法であって、シリコン基板に対して熱処理を行うことにより、シリコン基板中の格子間酸素を微小欠陥として析出させる工程を備えるものである。   Another method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device used when manufacturing the above-described semiconductor device, wherein a lattice in a silicon substrate is obtained by performing a heat treatment on the silicon substrate. A step of precipitating interstitial oxygen as minute defects.

本発明は、シリコン基板上に形成された絶縁膜の上に配線により誘導性受動素子を形成する際、シリコン基板として2kΩcm以上でかつ4kΩcm以下の比抵抗値、望ましくはほぼ3kΩcmの比抵抗値を有する基板を用い、あるいは真空中の誘電率をε0、シリコンの比誘電率をεSi、信号周波数をfとした場合、シリコン基板としてρSi=20/(2πfεSiε0)で求まる比抵抗値を有する基板を用いるようにしたので、誘導性受動素子について所望の性能が得られる半導体装置を容易にかつ的確に実現でき、またインダクタンスLだけでなくQ値についても、そのばらつきが小さい高精度な誘導性受動素子が得られる。 In the present invention, when an inductive passive element is formed by wiring on an insulating film formed on a silicon substrate, the silicon substrate has a specific resistance value of 2 kΩcm or more and 4 kΩcm or less, and preferably a specific resistance value of approximately 3 kΩcm. Or a dielectric constant in vacuum, where ε 0 is the dielectric constant in vacuum, ε Si is the relative dielectric constant of silicon , and f is the signal frequency, the specific resistance determined by ρ Si = 20 / (2πfε Si ε 0 ) as the silicon substrate. Since a substrate having a value is used, a semiconductor device capable of obtaining a desired performance with respect to an inductive passive element can be easily and accurately realized, and not only the inductance L but also the Q value has a small variation. Inductive passive elements can be obtained.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装置について説明する。図1は本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す正面図である。図2は図1のII-II断面図である。
この半導体装置は、シリコン基板1と、このシリコン基板1上に形成された素子分離絶縁膜2と、この素子分離絶縁膜2上に形成されて、誘導性受動素子すなわちインダクタを構成するスパイラル(渦巻き)状の配線3A〜3Cとから構成されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a front view showing the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
The semiconductor device includes a silicon substrate 1, an element isolation insulating film 2 formed on the silicon substrate 1, and a spiral (vortex) formed on the element isolation insulating film 2 to form an inductive passive element, that is, an inductor. ) -Shaped wirings 3A to 3C.

このインダクタ構造は、スパイラル状の上層配線3Cと、スパイラルの内側端を外部に引き出すための下層配線3Aと、上層配線3Cと下層配線3Aとを接続するためのビア3Bとで構成される。この構造により、端子を2つ持つスパイラルインダクタが形成される。
本実施の形態では、インダクタの性能、特にQ値(Quality Factor)として高い値が得られるとともに、Q値のばらつきが小さくなるよう、シリコン基板1として2kΩcm以上かつ4kΩcm以下の比抵抗値を有するシリコン基板を用いたものである。
This inductor structure includes a spiral upper layer wiring 3C, a lower layer wiring 3A for pulling out the inner end of the spiral to the outside, and a via 3B for connecting the upper layer wiring 3C and the lower layer wiring 3A. With this structure, a spiral inductor having two terminals is formed.
In the present embodiment, silicon having a specific resistance value of 2 kΩcm or more and 4 kΩcm or less is used as the silicon substrate 1 so that high performance can be obtained as inductor performance, particularly Q value (Quality Factor), and variation in Q value can be reduced. A substrate is used.

図1,2を参照して、本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程について説明する。なお、この半導体装置は、公知の半導体装置製造技術を用いて製造され、個々の詳細な処理工程については省略する。まず、3kΩcm〜10kΩcmの比抵抗値を有するシリコン基板1を用意し、その上にインダクタ構造に対応する領域範囲に素子分離絶縁膜2を形成した後、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、またはこれら合金(Al−Cu)などの金属で、引き出しパターン用の下層配線3Aを形成する。   A manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. This semiconductor device is manufactured by using a known semiconductor device manufacturing technique, and detailed detailed processing steps are omitted. First, a silicon substrate 1 having a specific resistance value of 3 kΩcm to 10 kΩcm is prepared, and an element isolation insulating film 2 is formed on the region corresponding to the inductor structure, and then aluminum (Al), copper (Cu), or The lower layer wiring 3A for the lead pattern is formed of a metal such as an alloy (Al—Cu).

次に、素子分離絶縁膜2および下層配線3Aを覆うように層間絶縁膜2Aを形成し、下層配線3Aに届くビア3B用の貫通孔を層間絶縁膜2Aに設ける。そして、この貫通孔および層間絶縁膜2Aを覆うように上記と同様の金属を用いた金属膜を形成した後に不要部分を除去することにより、スパイラル状の上層配線3C、およびこの上層配線3Cと下層配線3Aとを電気的に接続するためのビア3Bを一括形成する。その後、層間絶縁膜2Aおよび上層配線3Cを覆うように絶縁膜2Bを形成し、一連の製造工程を終了する。   Next, the interlayer insulating film 2A is formed so as to cover the element isolation insulating film 2 and the lower layer wiring 3A, and a through hole for the via 3B reaching the lower layer wiring 3A is provided in the interlayer insulating film 2A. Then, after forming a metal film using the same metal as described above so as to cover the through-hole and the interlayer insulating film 2A, the unnecessary portion is removed, so that the spiral upper layer wiring 3C and the upper layer wiring 3C and the lower layer are removed. Vias 3B for electrically connecting the wiring 3A are collectively formed. Thereafter, the insulating film 2B is formed so as to cover the interlayer insulating film 2A and the upper wiring 3C, and a series of manufacturing steps is completed.

なお、本実施の形態にかかる半導体装置は、前述した製造工程に限定されるものではなく、他の製造工程を用いて同様の構造の半導体装置を製造してもよい。
また、図2では、上層配線3Cおよび下層配線3Aについて、それぞれ1層の金属配線層で構成した場合が例として示されているが、それぞれの配線層の構造や断面形状について限定するものではない。例えば、2層以上の並行した配線層を上下に接続して厚い配線とみなせる構造、2層以上の配線層を使ってスパイラル構造を上下に重ねた構造、配線層の断面形状が長方形ではなくU時型の形状や丁字型の形状を持った構造などの構造を用いてもよい。また、配線層とシリコン基板との分離、配線層相互間の分離には、シリコン酸化膜を用いた場合について示しているが、必ずしもシリコン酸化膜でなくとも半導体製造プロセスで使用できる絶縁性の誘電体材料であればよく、例えばポリイミド、low−k材料、有機絶縁膜など、絶縁性を有していればよい。
The semiconductor device according to the present embodiment is not limited to the manufacturing process described above, and a semiconductor device having a similar structure may be manufactured using another manufacturing process.
Further, in FIG. 2, the upper layer wiring 3C and the lower layer wiring 3A are shown as an example in which each of the upper layer wiring 3C and the lower layer wiring 3A is constituted by one metal wiring layer. However, the structure and cross-sectional shape of each wiring layer are not limited. . For example, a structure in which two or more parallel wiring layers are connected to each other up and down can be regarded as a thick wiring, a structure in which a spiral structure is stacked up and down using two or more wiring layers, and the cross-sectional shape of the wiring layer is not rectangular. A structure such as a time-shaped shape or a structure having a letter shape may be used. In addition, for the separation of the wiring layer and the silicon substrate and the separation between the wiring layers, a case where a silicon oxide film is used is shown, but an insulating dielectric that can be used in a semiconductor manufacturing process is not necessarily used. Any body material may be used as long as it has insulating properties such as polyimide, low-k material, and organic insulating film.

[シミュレーションによる比抵抗値の決定]
次に、シミュレーション結果に基づき本実施の形態で用いるシリコン基板の比抵抗値を決定する方法について詳細に説明する。シリコン基板の比抵抗値を決定する際、その評価尺度としてインダクタのQ値を用い、高くてばらつきの少ないQ値が得られる比抵抗値を選択すればよい。したがって、シミュレーションでは、インダクタの構造について電磁界シミュレーションを行い、比抵抗値を変化させた場合のQ値の変化、すなわち比抵抗値−Q値特性を求める必要がある。なお、シリコン基板の高抵抗化がインダクタンス特性に及ぼす影響については、例えば非特許文献2などに詳述されている。
[Determination of resistivity value by simulation]
Next, a method for determining the specific resistance value of the silicon substrate used in the present embodiment based on the simulation result will be described in detail. When determining the specific resistance value of the silicon substrate, the Q value of the inductor is used as an evaluation scale, and a specific resistance value that provides a high Q value with little variation may be selected. Therefore, in the simulation, it is necessary to perform an electromagnetic field simulation on the structure of the inductor and obtain a change in Q value when the specific resistance value is changed, that is, a specific resistance value-Q value characteristic. Note that the effect of increasing the resistance of the silicon substrate on the inductance characteristics is described in detail in Non-Patent Document 2, for example.

一般に、インダクタのQ値は、次の数1で定義され、Q値が高いほど誘導性受動素子としての性能が高いと判断できる。具体的には、シミュレーションで求めたインダクタのアドミッタンスパラメータ(Yパラメータ)から数2でQ値を求める。なお、数1,数2に示したインダクタのQ値の定義、計算方法、および他の関係式については、非特許文献3,4などに詳述されている。   In general, the Q value of an inductor is defined by the following equation 1, and it can be determined that the higher the Q value, the higher the performance as an inductive passive element. Specifically, the Q value is obtained from Equation 2 from the admittance parameter (Y parameter) of the inductor obtained by simulation. The definition, calculation method, and other relational expressions of the inductor Q values shown in Equations 1 and 2 are described in detail in Non-Patent Documents 3 and 4.

Figure 2005093828
Figure 2005093828

Figure 2005093828
Figure 2005093828

次に、図3,4を参照して、実際のシミュレーションとその結果について説明する。図3はシミュレーションに用いた各種定数例である。図4はシミュレーションで得られた比抵抗値−Q値特性を示すグラフである。なお。シミュレーションには、公知の電磁界シミュレータを用いればよい。例えば、電磁界シミュレータ「Sonnet EM Suite」は、シリコン基板上のインダクタの設計、ストリップラインの設計などに広く使用されていて実績があり、そのシミュレーション結果は実際の半導体装置の設計にそのまま適用することができる。   Next, an actual simulation and its result will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows examples of various constants used in the simulation. FIG. 4 is a graph showing a specific resistance value-Q value characteristic obtained by simulation. Note that. A known electromagnetic field simulator may be used for the simulation. For example, the electromagnetic field simulator “Sonnet EM Suite” has been widely used for inductor design on silicon substrates, stripline design, etc., and the simulation results should be applied directly to the design of actual semiconductor devices. Can do.

シミュレーションするインダクタの構造は、前述した図1,2の構造を模擬したものを用いた。シミュレーションの境界条件として、シミュレーション構造の大きさを決めるキャビティ(図示せず)は接地された理想的な(導電率が無限大の)金属とした。上方から見たキャビティの寸法は、キャビティがその内側のインダクタ構造に影響しないよう十分距離をとって、500μm×500μmとした。また、上方から見たスパイラルの寸法は、内径が100μm、配線の幅が20μm、配線間のスペースが5μm、スパイラルの巻き数が3.5ターンで、外径は約300μmとなるようにした。   The structure of the inductor to be simulated was a simulation of the structure shown in FIGS. As a boundary condition for the simulation, a cavity (not shown) that determines the size of the simulation structure was a grounded ideal (infinite conductivity) metal. The dimension of the cavity viewed from above was set to 500 μm × 500 μm by taking a sufficient distance so that the cavity does not affect the inductor structure inside the cavity. The dimensions of the spiral viewed from above were such that the inner diameter was 100 μm, the width of the wiring was 20 μm, the space between the wirings was 5 μm, the number of turns of the spiral was 3.5 turns, and the outer diameter was about 300 μm.

半導体装置の断面構造は、キャビティの下層(底部)から順に、厚さ500μmで所望の比抵抗値を有するシリコン基板1、厚さ1μmのシリコン酸化膜(SiO2)からなる素子分離絶縁膜2、所望の厚さの下層配線3A、ビア3B、および所望の厚さの上層配線3Cが積層されており、各配線3A,3Cおよびビア3Bの周囲は、シリコン酸化膜(SiO2)からなる層間絶縁膜2Aおよび絶縁膜2Bで絶縁されている。
以上の構造は、シリコン基板上に形成したスパイラルインダクタの構造をシミュレーション用にモデル化したものであるが、実際に作製したインダクタの構造を反映したものであり、シミュレーション結果はそのまま実際のインダクタ構造の特性とみなすことができる。
The cross-sectional structure of the semiconductor device includes, in order from the lower layer (bottom) of the cavity, a silicon substrate 1 having a desired specific resistance value with a thickness of 500 μm, an element isolation insulating film 2 made of a silicon oxide film (SiO 2 ) with a thickness of 1 μm, A lower layer wiring 3A having a desired thickness, a via 3B, and an upper layer wiring 3C having a desired thickness are laminated, and the periphery of each of the wirings 3A, 3C and the via 3B is an interlayer insulation made of a silicon oxide film (SiO 2 ). The film 2A and the insulating film 2B are insulated.
The above structure models the structure of a spiral inductor formed on a silicon substrate for simulation. However, it reflects the structure of an actually fabricated inductor, and the simulation results are the same as the actual inductor structure. It can be regarded as a characteristic.

上層配線3Cおよび下層配線3Aの材質は、アルミニウム(Al)としてモデル化し、アルミニウムの導電率σ=3.72×107Ω-1-1を用いた。配線膜厚tは、実際のインダクタ構造を反映し、上層配線3Cの厚さを2μm、下層配線3Aの厚さを0.5μmとした。シリコン基板1の比抵抗値ρSiについては、10Ωcmから100kΩcmまで変化させた。 The material of the upper layer wiring 3C and the lower layer wiring 3A was modeled as aluminum (Al), and aluminum conductivity σ = 3.72 × 10 7 Ω −1 m −1 was used. The wiring film thickness t reflects the actual inductor structure, and the thickness of the upper layer wiring 3C is 2 μm and the thickness of the lower layer wiring 3A is 0.5 μm. The specific resistance value ρ Si of the silicon substrate 1 was changed from 10 Ωcm to 100 kΩcm.

以上の条件で、図1,2のスパイラルインダクタ構造について電磁界シミュレーションを行い、その結果からインダクタのQ値を計算し、図4の比抵抗値−Q値特性を得た。一般にインダクタのQ値は信号周波数fによって変化するが、図4では、対象となる信号周波数1GHz〜5GHzの範囲で各比抵抗値ごとに得られたQ値の最大値Qmaxをプロットした。
この図4の比抵抗値−Q値特性から明らかなように、スパイラルインダクタのQmaxは、シリコン基板の比抵抗値が約3kΩcm以上になるとその値が飽和しそれ以上向上しないことがわかる。
Under the above conditions, an electromagnetic field simulation was performed on the spiral inductor structure of FIGS. 1 and 2, and the Q value of the inductor was calculated from the result, and the specific resistance value-Q value characteristic of FIG. 4 was obtained. In general, the Q value of the inductor varies depending on the signal frequency f. In FIG. 4, the maximum Q value Q max obtained for each specific resistance value in the signal frequency range of 1 GHz to 5 GHz is plotted.
As is clear from the specific resistance value-Q value characteristic of FIG. 4, it can be seen that the Q max of the spiral inductor is saturated when the specific resistance value of the silicon substrate is about 3 kΩcm or more and does not improve any further.

一般に、工業製品レベルで量産品として入手できるLSI製造用シリコンウェハでは、比抵抗値として、ウェハ内変動、ウェハ間変動、製造時期変動などの変動要因から、±30%程度のばらつきを有している。また比抵抗値についてこのばらつき以上の精度を求めると、ウェハ価格が上昇し半導体装置のコストアップに繋がる。
図4の比抵抗値−Q値特性において、比抵抗値が±30%変化したときのQmaxの変化幅ΔQは、比抵抗値200Ωcmを中心としたとき15%程度となって最もQ値の変化幅が大きくなり、比抵抗値3kΩcm以上を中心としたとき2%程度となってQ値の変化幅が小さくなる。
In general, silicon wafers for LSI manufacturing that are available as mass-produced products at the industrial product level have a variation of about ± 30% in terms of specific resistance values due to fluctuation factors such as intra-wafer fluctuation, inter-wafer fluctuation, and manufacturing time fluctuation. Yes. Further, if the specific resistance value is required to be more accurate than this variation, the wafer price rises, leading to an increase in the cost of the semiconductor device.
In the specific resistance value-Q value characteristic of FIG. 4, the change width ΔQ of Q max when the specific resistance value changes by ± 30% is about 15% when the specific resistance value is about 200 Ωcm, and is the highest Q value. The change width becomes large, and when the specific resistance value is 3 kΩcm or more, the change width of the Q value becomes small as about 2%.

一方、インダクタでは、インダクタンスLとQ値が主要な性能指標とされており、それぞればらつき精度が求められる。インダクタンスLのばらつきは、スパイラルインダクタの場合、上方から見た平面形状の加工寸法に対する精度で決定され、例えば幅20μmの配線の加工精度は通常0.5μm以下であり、この際のインダクタンスLのばらつきは2〜3%である。
ここで、前述のように比抵抗値を200Ωcmとした場合、Q値のばらつきは15%であり、インダクタンスLのばらつき2〜3%に比較して極めて大きくなって高精度のインダクタを実現できない。これに対して比抵抗値を3kΩcmとした場合、Q値のばらつきは2%程度となり、インダクタンスLのばらつきとほぼ同程度に抑えることができる。
On the other hand, in the inductor, the inductance L and the Q value are the main performance indexes, and variation accuracy is required for each. In the case of a spiral inductor, the variation in the inductance L is determined by the accuracy with respect to the processing dimension of the planar shape seen from above. For example, the processing accuracy of a wiring having a width of 20 μm is usually 0.5 μm or less. Is 2-3%.
Here, when the specific resistance value is 200 Ωcm as described above, the Q value variation is 15%, which is much larger than the inductance L variation 2-3%, and a highly accurate inductor cannot be realized. On the other hand, when the specific resistance value is 3 kΩcm, the variation of the Q value is about 2%, which can be suppressed to substantially the same as the variation of the inductance L.

また、図4の比抵抗値−Q値特性から、3kΩcm以上の比抵抗値では、Q値が飽和しているものの、比抵抗値が高くなるに連れてシリコン基板の製造コストも増加する傾向にあり、比抵抗値はなるべく低いほうがよい。
したがって、このような条件から、比抵抗値に対する製造上のばらつきを見込んだ場合、シリコン基板として、比抵抗値が3kΩcm±30%の範囲、すなわち2kΩcm以上で4kΩcm以下の範囲のシリコン基板を用いれば、インダクタンスLだけでなくQ値についても製造ばらつきが小さく高精度なインダクタを比較的安価で実現できることになる。また、望ましくは比抵抗値が3kΩcmのシリコン基板を用いることにより、比較的安価でかつ極めて高精度なインダクタを実現できる。
Further, from the specific resistance value-Q value characteristic of FIG. 4, when the specific resistance value is 3 kΩcm or more, the Q value is saturated, but the manufacturing cost of the silicon substrate tends to increase as the specific resistance value increases. Yes, the specific resistance value should be as low as possible.
Accordingly, when manufacturing variations with respect to the specific resistance value are expected from such conditions, a silicon substrate having a specific resistance value in the range of 3 kΩcm ± 30%, that is, in the range of 2 kΩcm to 4 kΩcm is used. Therefore, not only the inductance L but also the Q value has a small manufacturing variation, and a highly accurate inductor can be realized at a relatively low cost. In addition, it is desirable to use a silicon substrate having a specific resistance value of 3 kΩcm, so that it is possible to realize a relatively inexpensive and extremely accurate inductor.

また、非特許文献5には、ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors)のロードマップに基づきアナログ−デジタル混載(mixed-signal)LSIの発展する方向について記述されている。この非特許文献5には、本発明のようなオンチップ型のインダクタに要求されるQ値の目標値として、2001年でQ=12程度、2004年でQ=16程度と示されている。
本実施の形態によれば、高度なプロセス技術の開発を必要とすることなく、一般的で安価なプロセス技術で、上記の目標値を十分達成できる。
Non-Patent Document 5 describes the development direction of analog-digital mixed-signal LSI based on the ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors) roadmap. This non-patent document 5 shows that the target value of the Q value required for the on-chip type inductor as in the present invention is about Q = 12 in 2001 and about Q = 16 in 2004.
According to the present embodiment, the above target value can be sufficiently achieved with a general and inexpensive process technology without requiring development of a high-level process technology.

[他のシミュレーション例]
次に、図5,6を参照して、前述した図1,2と同様の構造で材質の異なるインダクタに対する他のシミュレーション例について説明する。図5はシミュレーションに用いた各種定数例である。図6はシミュレーションで得られた比抵抗値−Q値特性を示すグラフである。
シミュレーションするインダクタの構造は、前述した図1,2の構造を模擬したものを用いた。インダクタおよび半導体装置に関する形状パラメータは、前述のシミュレーション例と同じであるが、材質パラメータが異なる。
[Other simulation examples]
Next, with reference to FIGS. 5 and 6, another simulation example for an inductor having the same structure as that of FIGS. FIG. 5 shows examples of various constants used in the simulation. FIG. 6 is a graph showing a specific resistance value-Q value characteristic obtained by simulation.
The structure of the inductor to be simulated was a simulation of the structure shown in FIGS. The shape parameters regarding the inductor and the semiconductor device are the same as those in the above-described simulation example, but the material parameters are different.

実際に、シリコン半導体装置を製造する場合にアルミニウムをそのまま用いることは少なく、製造上および品質管理上の要請からアルミニウムに銅を混合した合金(Al−Cu合金)が多用されている。また、配線層の厚さは数μmであるため、薄膜としての効果も現れ、実効的な配線層の特性は薄膜効果が無視できるときのそれとは異なってくる。そこで、配線層の電気的特性について実測値を元にモデル化し、その値を用いてスパイラルインダクタの特性についてシミュレ一ションを行い、図5に示すような比抵抗値−Q値特性が得られた。   Actually, when manufacturing a silicon semiconductor device, aluminum is rarely used as it is, and an alloy (Al—Cu alloy) in which copper is mixed with aluminum is frequently used because of demands on manufacturing and quality control. Further, since the thickness of the wiring layer is several μm, the effect as a thin film also appears, and the effective characteristics of the wiring layer differ from that when the thin film effect can be ignored. Therefore, the electrical characteristics of the wiring layer were modeled based on the actually measured values, and the characteristics of the spiral inductor were simulated using the values, and the specific resistance value-Q value characteristics as shown in FIG. 5 were obtained. .

この比抵抗値−Q値特性は、実際にスパイラルインダクタを作製して測定したQ値とよく一致している。実測値では、シリコン基板の比抵抗値が15ΩcmのときQmax=6.5、同じく比抵抗値が3kΩcmのときQmax=11.2であった。この比抵抗値−Q値特性から、前述の図4と同様にスパイラルインダクタのQmaxは、シリコン基板の比抵抗値が約3kΩcm以上で飽和していることがわかる。 This specific resistance value-Q value characteristic agrees well with the Q value actually measured by manufacturing a spiral inductor. In actual measurement, Q max = 6.5 when the specific resistance value of the silicon substrate was 15 Ωcm, and Q max = 11.2 when the specific resistance value was 3 kΩcm. From this specific resistance value-Q value characteristic, it is understood that the Q max of the spiral inductor is saturated when the specific resistance value of the silicon substrate is about 3 kΩcm or more, as in FIG.

この場合も、前述した図4の比抵抗値−Q値特性の場合と同様に、比抵抗値を3kΩcm以上とすることにより、インダクタンスLのばらつきと同様にQ値のばらつきを2%に抑えることができる。
したがって、シリコン基板のコストと比抵抗値に対する製造上のばらつきを考慮した場合、シリコン基板として、比抵抗値が3kΩcm±30%の範囲、すなわち2kΩcm以上で4kΩcm以下の範囲のシリコン基板を用いればよいことになる。また望ましくは比抵抗値が3kΩcmのシリコン基板を用いることにより、比較的安価でかつ極めて高精度なインダクタを実現できる。
Also in this case, as in the case of the specific resistance value-Q value characteristic of FIG. 4 described above, by setting the specific resistance value to 3 kΩcm or more, the variation in the Q value is suppressed to 2% as in the case of the variation in the inductance L. Can do.
Therefore, in consideration of manufacturing variations with respect to the cost and specific resistance value of the silicon substrate, a silicon substrate having a specific resistance value in the range of 3 kΩcm ± 30%, that is, in the range of 2 kΩcm to 4 kΩcm may be used. It will be. Desirably, by using a silicon substrate having a specific resistance value of 3 kΩcm, it is possible to realize an inductor with relatively low cost and extremely high accuracy.

[計算式による比抵抗値の決定]
次に、計算式を用いて本実施の形態で用いるシリコン基板の比抵抗値を決定する方法について詳細に説明する。誘電体材料としてシリコンという材料を電磁気学的に扱ったときの理論的な表式およびその振る舞いについては非特許文献6に詳述されており、他の文献として一般論として誘電体の振る舞いについて述べている非特許文献7がある。導電性を持たない、すなわち比抵抗値が無限大となる、等方的な誘電体材料の電磁気的な振る舞いは、比誘電率εrを用いてマクスウェルの電磁方程式から導出することができる。導電性を持った等方的な誘電体材料については、比誘電率εrを複素数に拡張し、複素誘電率εを定義することによって、その振る舞いを記述することができる。ここで、複素誘電率εは、数3で表される。
[Determination of specific resistance value by calculation formula]
Next, a method for determining the specific resistance value of the silicon substrate used in the present embodiment using a calculation formula will be described in detail. Non-Patent Document 6 details the theoretical expression and behavior when silicon is electromagnetically handled as a dielectric material, and describes the behavior of the dielectric as a general theory. Non-Patent Document 7 is available. The electromagnetic behavior of an isotropic dielectric material having no electrical conductivity, that is, having an infinite specific resistance value, can be derived from Maxwell's electromagnetic equation using the relative permittivity ε r . The behavior of an isotropic dielectric material having conductivity can be described by extending the relative dielectric constant ε r to a complex number and defining the complex dielectric constant ε. Here, the complex dielectric constant ε is expressed by Equation 3.

Figure 2005093828
Figure 2005093828

この際、実部ε’は、導電性を持たない場合のεrと同じものであり、虚部ε”は、有限の導電率を有することによる減衰項となる。導電率σまたは比抵抗値ρとの関係は数3のとおりである。この数3をシリコンの場合に適用し、シリコンを誘電体として見た場合に導電率の寄与(または比抵抗値の寄与)が十分小さいとみなせる条件を求めると、複素誘電率εにおいてε’≫ε”、すなわち、次の数4が満足されていればよいことになる。 At this time, the real part ε ′ is the same as ε r in the case of having no conductivity, and the imaginary part ε ″ is an attenuation term due to having a finite conductivity. Conductivity σ or specific resistance value The relationship with ρ is as shown in Equation 3. When this Equation 3 is applied to the case of silicon and silicon is viewed as a dielectric, the contribution of conductivity (or the contribution of resistivity) can be regarded as sufficiently small. Is obtained as long as the complex permittivity ε satisfies ε ′ >> ε ″, that is, the following equation (4).

Figure 2005093828
Figure 2005093828

この数4を変形し、十分大きいことを係数Sで表すことにすると、導電率の寄与が無視できるとみなせるようなシリコン基板の比抵抗値ρSiは、数5で求めることができる。 If this equation 4 is modified and the fact that it is sufficiently large is represented by a coefficient S, the specific resistance value ρ Si of the silicon substrate that can be considered that the contribution of conductivity can be ignored can be obtained by equation 5.

Figure 2005093828
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次に、この数5から本実施の形態においてその効果を実現するための具体的なシリコンの比抵抗値を求める。数5には信号周波数fの係数が入ってくるが、本実施の形態で述べている高周波用の半導体装置で用いる信号の信号周波数fは、おおよそ1GHzから5GHz程度までで、上限はせいぜい10GHz程度である。計算に用いる数値として、シリコンの比誘電率εSi=11.9、真空中の誘電率ε0=8.85×1012F/mを用いる。 Next, a specific silicon specific resistance value for realizing the effect in the present embodiment is obtained from Equation 5. The coefficient of the signal frequency f is included in Equation 5, but the signal frequency f of the signal used in the high-frequency semiconductor device described in this embodiment is about 1 GHz to about 5 GHz, and the upper limit is about 10 GHz at most. It is. As numerical values used for the calculation, a relative dielectric constant ε Si = 11.9 of silicon and a dielectric constant ε 0 = 8.85 × 10 12 F / m in vacuum are used.

また、係数Sの値としては、導電率の寄与が無視できるとみなせる倍率、すなわち実用上で比抵抗値の誤差やばらつきの範囲から見て一般的かつ十分な値を用いればよい。この際、前述したシミュレーションによれば、比抵抗値としてρSi=3.0kΩcmが望ましく、使用する信号周波数として1GHz〜5GHzのうち条件として厳しいf=1GHzを用いて、上記比抵抗値から係数Sを逆算すれば、S=20倍(5%)が得られる。
なお、この係数Sを用いて代表的な信号周波数の場合について比抵抗値ρSiを算出すると、例えばf=1.0GHzのときにはρSi=3.0kΩcmとなり、ISM(Industrial,Science,Medical)帯であるf=2.4GHzのときにはρSi=1.3kΩcmとなり、f=5.0GHzのときにはρSi=0.6kΩcmとなる。
Further, as the value of the coefficient S, a magnification at which the contribution of conductivity can be considered to be negligible, that is, a general and sufficient value in practical terms from the range of error or variation in specific resistance value may be used. At this time, according to the above-described simulation, it is desirable that ρ Si = 3.0 kΩcm as the specific resistance value, and use the strict f = 1 GHz as the signal frequency to be used as the signal frequency from 1 GHz to 5 GHz. Is calculated backward, S = 20 times (5%) is obtained.
When the specific resistance value ρ Si is calculated using the coefficient S for a typical signal frequency, for example, when f = 1.0 GHz, ρ Si = 3.0 kΩcm, and the ISM (Industrial, Science, Medical) band When f = 2.4 GHz, ρ Si = 1.3 kΩcm, and when f = 5.0 GHz, ρ Si = 0.6 kΩcm.

したがって、使用する信号周波数として1GHz〜5GHz程度の範囲を考えた場合には、本発明の効果が顕著になるシリコンの比抵抗値を、数5から極めて容易に算出できる。そして、得られた比抵抗値を持つシリコン基板を用いることにより、誘導性受動素子について所望の性能を容易かつ的確に得ることができ、また特性のばらつきが小さい高精度な誘導性受動素子が得られる。
以上の説明においては使用周波数を1GHz〜5GHzとしたが、これは本発明の有効性を具体的に説明するために用いた数値であり、本発明の有効な周波数範囲を限定するものではない。使用する周波数範囲が異なる場合にも、前述と同様にしてその周波数範囲に対応したρSiを数5から求めることができる。
Therefore, when the range of about 1 GHz to 5 GHz is considered as the signal frequency to be used, the specific resistance value of silicon in which the effect of the present invention is remarkable can be calculated very easily from Equation 5. By using a silicon substrate having the obtained specific resistance value, it is possible to easily and accurately obtain the desired performance of the inductive passive element, and to obtain a highly accurate inductive passive element with small variation in characteristics. It is done.
In the above description, the use frequency is 1 GHz to 5 GHz, but this is a numerical value used for specifically explaining the effectiveness of the present invention, and does not limit the effective frequency range of the present invention. Even when the frequency range to be used is different, ρ Si corresponding to the frequency range can be obtained from Equation 5 in the same manner as described above.

[第2の実施の形態]
次に、図7,8を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる半導体装置について説明する。図7は本発明の第2の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す正面図である。図8は図7のVIII-VIII断面図である。
この半導体装置は、シリコン基板1と、このシリコン基板1上に形成された素子分離絶縁膜2と、この素子分離絶縁膜2上に形成されて、誘導性受動素子すなわちインダクタを構成するミアンダライン(Meander line:蛇行線)状の配線3Dとから構成されている。
[Second Embodiment]
Next, a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a front view showing the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG.
This semiconductor device includes a silicon substrate 1, an element isolation insulating film 2 formed on the silicon substrate 1, and a meander line (inductive passive element, that is, an inductor, formed on the element isolation insulating film 2. Meander line (meander line) -like wiring 3D.

このインダクタ構造は、ミアンダライン状の配線3Dから構成される。この構造により、端子を2つ持つミアンダインダクタが形成される。
本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同様に、インダクタの性能、特にQ値(Quality Factor)として高い値が得られるとともに、Q値のばらつきが小さくなるよう、シリコン基板1として2kΩcm以上かつ4kΩcm以下の比抵抗値を有するシリコン基板を用いたものである。
This inductor structure is composed of a meander line wiring 3D. With this structure, a meander inductor having two terminals is formed.
In the present embodiment, as in the first embodiment described above, the silicon substrate 1 is provided so that a high value can be obtained as the performance of the inductor, particularly the Q value (Quality Factor), and the variation in the Q value can be reduced. A silicon substrate having a specific resistance value of 2 kΩcm or more and 4 kΩcm or less is used.

図7,8を参照して、本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程について説明する。なお、この半導体装置は、公知の半導体装置製造技術を用いて製造され、個々の詳細な処理工程については省略する。まず、2kΩcm〜4kΩcmの比抵抗値を有するシリコン基板1を用意し、その上に素子分離絶縁膜2を形成した後、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、またはこれら合金(Al−Cu)などの金属で、配線3Dを形成する。そして、配線3Dを覆うように絶縁膜2Dを形成し、一連の製造工程を終了する。   A manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. This semiconductor device is manufactured by using a known semiconductor device manufacturing technique, and detailed detailed processing steps are omitted. First, after preparing a silicon substrate 1 having a specific resistance value of 2 kΩcm to 4 kΩcm and forming an element isolation insulating film 2 thereon, aluminum (Al), copper (Cu), or an alloy thereof (Al-Cu), etc. The wiring 3D is formed of the above metal. And insulating film 2D is formed so that wiring 3D may be covered, and a series of manufacturing processes are complete | finished.

なお、本実施の形態にかかる半導体装置は、前述した製造工程に限定されるものではなく、他の製造工程を用いて同様の構造の半導体装置を製造してもよい。
また、図8では、配線3Dについて、1層の金属配線層で構成した場合が例として示されているが、それぞれの配線層の構造や断面形状について限定するものではなく。例えば、2層以上の並行した配線層を上下に接続して厚い配線とみなせる構造、2層以上の配線層を使ってミアンダライン構造を上下に重ねた構造、配線層の断面形状が長方形ではなくU時型の形状や丁字型の形状を持った構造などの構造を用いてもよい。また、配線層とシリコン基板との分離、配線層相互間の分離には、シリコン酸化膜を用いた場合について示しているが、必ずしもシリコン酸化膜でなくとも半導体製造プロセスで使用できる絶縁性の誘電体材料であればよく、例えばポリイミド、low−k材料、有機絶縁膜など、絶縁性を有していればよい。
The semiconductor device according to the present embodiment is not limited to the manufacturing process described above, and a semiconductor device having a similar structure may be manufactured using another manufacturing process.
Further, in FIG. 8, the case where the wiring 3D is configured by one metal wiring layer is shown as an example, but the structure and cross-sectional shape of each wiring layer are not limited. For example, a structure in which two or more parallel wiring layers are connected to each other up and down can be regarded as a thick wiring, a structure in which two or more wiring layers are used to overlap a meander line structure, and the cross-sectional shape of the wiring layer is not rectangular A structure such as a U-shaped shape or a structure having a C-shaped shape may be used. In addition, for the separation of the wiring layer and the silicon substrate and the separation between the wiring layers, a case where a silicon oxide film is used is shown, but an insulating dielectric that can be used in a semiconductor manufacturing process is not necessarily used. Any body material may be used as long as it has insulating properties such as polyimide, low-k material, and organic insulating film.

[シミュレーションによる比抵抗値の決定]
次に、図9,10を参照して、シミュレーション結果に基づき本実施の形態で用いるシリコン基板の比抵抗値を決定する方法について詳細に説明する。図9はシミュレーションに用いた各種定数例である。図10はシミュレーションで得られた比抵抗値−Q値特性を示すグラフである。なお、シミュレーションには、公知の電磁界シミュレータを用いればよい。例えば、電磁界シミュレータ「Sonnet EM Suite」は、シリコン基板上のインダクタの設計、ストリップラインの設計などに広く使用されていて実績があり、そのシミュレーション結果は実際の半導体装置の設計にそのまま適用することができる。
[Determination of resistivity value by simulation]
Next, a method for determining the specific resistance value of the silicon substrate used in the present embodiment based on the simulation result will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 9 shows various constant examples used in the simulation. FIG. 10 is a graph showing a specific resistance value-Q value characteristic obtained by simulation. For the simulation, a known electromagnetic field simulator may be used. For example, the electromagnetic field simulator “Sonnet EM Suite” has been widely used for inductor design on silicon substrates, stripline design, etc., and the simulation results should be applied directly to the design of actual semiconductor devices. Can do.

シミュレーションするインダクタの構造は、前述した図7,8の構造を模擬したものを用いた。シミュレーションの境界条件として、シミュレーション構造の大きさを決めるキャビティ(図示せず)は接地された理想的な(導電率が無限大の)金属とした。上方から見たキャビティの寸法は、キャビティがその内側のインダクタ構造に影響しないよう十分距離をとって、380μm×500μmとした。また、配線3Dは、配線の幅が20μmであり、6回蛇行させることで、配線の全長を1500μmとしている。   As the structure of the inductor to be simulated, a structure simulating the structure shown in FIGS. As a boundary condition for the simulation, a cavity (not shown) that determines the size of the simulation structure was a grounded ideal (infinite conductivity) metal. The size of the cavity viewed from above was set to 380 μm × 500 μm by taking a sufficient distance so that the cavity did not affect the inductor structure inside. The wiring 3D has a wiring width of 20 μm, and the total length of the wiring is 1500 μm by meandering six times.

半導体装置の断面構造は、キャビティの下層(底部)から、厚さ500μmで所望の比抵抗値を有するシリコン基板1、厚さ1μmのシリコン酸化膜(SiO2)からなる素子分離絶縁膜2、および所望の厚さの配線3Dが積層されており、配線3Dの周囲は、シリコン酸化膜(SiO2)からなる絶縁膜2Dで絶縁されている。
以上の構造は、シリコン基板上に形成したミアンダラインインダクタの構造をシミュレーション用にモデル化したものであるが、実際に作製したインダクタの構造を反映したものであり、シミュレーション結果はそのまま実際のインダクタ構造の特性とみなすことができる。
The cross-sectional structure of the semiconductor device includes a silicon substrate 1 having a desired specific resistance value of 500 μm in thickness, an element isolation insulating film 2 made of a silicon oxide film (SiO 2 ) having a thickness of 1 μm, and a lower layer (bottom) of the cavity, and Wirings 3D having a desired thickness are stacked, and the periphery of the wiring 3D is insulated by an insulating film 2D made of a silicon oxide film (SiO 2 ).
The above structure models the structure of a meander line inductor formed on a silicon substrate for simulation. However, it reflects the structure of the actually manufactured inductor, and the simulation results remain as they are. Can be regarded as a characteristic of

上層配線3Cおよび下層配線3Aの材質は、銅(Cu)としてモデル化し、銅の導電率σ=5.80×107Ω-1-1を用いた。配線膜厚tは、実際のインダクタ構造を反映し、配線3Dの厚さを2μmとした。シリコン基板1の比抵抗値ρSiについては、10Ωcmから100kΩcmまで変化させた。 The material of the upper layer wiring 3C and the lower layer wiring 3A was modeled as copper (Cu), and copper conductivity σ = 5.80 × 10 7 Ω −1 m −1 was used. The wiring film thickness t reflects the actual inductor structure, and the thickness of the wiring 3D is 2 μm. The specific resistance value ρ Si of the silicon substrate 1 was changed from 10 Ωcm to 100 kΩcm.

以上の条件で、図7,8のミアンダラインインダクタ構造について電磁界シミュレーションを行い、その結果からインダクタのQ値を計算し、図10の比抵抗値−Q値特性を得た。一般にインダクタのQ値は信号周波数fによって変化するが、図10では、対象となる信号周波数1GHz〜5GHzの範囲で各比抵抗値ごとに得られたQ値の最大値Qmaxをプロットした。
この図10の比抵抗値−Q値特性から明らかなように、スパイラルインダクタのQmaxは、シリコン基板の比抵抗値が2〜3kΩcm以上になるとその値が飽和しそれ以上向上しないことがわかる。
Under the above conditions, an electromagnetic field simulation was performed on the meander-line inductor structure of FIGS. 7 and 8, and the Q value of the inductor was calculated from the result, and the specific resistance value-Q value characteristic of FIG. 10 was obtained. In general, the Q value of the inductor varies depending on the signal frequency f. In FIG. 10, the maximum Q value Q max obtained for each specific resistance value in the range of the target signal frequency of 1 GHz to 5 GHz is plotted.
As is apparent from the specific resistance value-Q value characteristic of FIG. 10, the Q max of the spiral inductor is saturated when the specific resistance value of the silicon substrate is 2 to 3 kΩcm or more, and is not improved further.

この場合も、前述した図4の比抵抗値−Q値特性の場合と同様に、比抵抗値を3kΩcm以上とすることにより、インダクタンスLのばらつきと同様にQ値のばらつきを2%に抑えることができる。
したがって、シリコン基板のコストと比抵抗値に対する製造上のばらつきを考慮した場合、シリコン基板として、比抵抗値が3kΩcm±30%の範囲、すなわち2kΩcm以上で4kΩcm以下の範囲のシリコン基板を用いればよいことになる。また望ましくは比抵抗値が3kΩcmのシリコン基板を用いることにより、比較的安価でかつ極めて高精度なインダクタを実現できる。
Also in this case, as in the case of the specific resistance value-Q value characteristic of FIG. 4 described above, by setting the specific resistance value to 3 kΩcm or more, the variation in the Q value is suppressed to 2% as in the case of the variation in the inductance L. Can do.
Therefore, in consideration of manufacturing variations with respect to the cost and specific resistance value of the silicon substrate, a silicon substrate having a specific resistance value in the range of 3 kΩcm ± 30%, that is, in the range of 2 kΩcm to 4 kΩcm may be used. It will be. Desirably, by using a silicon substrate having a specific resistance value of 3 kΩcm, it is possible to realize an inductor with relatively low cost and extremely high accuracy.

また、このシミュレーションによれば、ミアンダラインインダクタについてもスパイラルインダクタと同様の結果が得られることから、インダクタ素子の形状およびインダクタを形成する配線の材質によらず、シリコン基板として、2kΩcm以上で4kΩcm以下の範囲、望ましくは3kΩcmの比抵抗値を持つものを用いれば、前述した作用効果が得られることがわかる。すなわち、シリコン基板上に形成したインダクタのQ値が飽和する比抵抗値は、配線層の材質やインダクタの形状によらずにシリコン基板の性質のみによってほぼ決まっており、それゆえ、シリコン基板を誘電体とみなして導出した数5から求めた比抵抗値とよく一致するものとなる。   In addition, according to this simulation, the same result as that of the spiral inductor can be obtained for the meander line inductor. It can be seen that the above-described effects can be obtained by using a material having a specific resistance of 3 kΩcm. That is, the specific resistance value at which the Q value of the inductor formed on the silicon substrate is saturated is almost determined only by the properties of the silicon substrate regardless of the material of the wiring layer and the shape of the inductor. It is in good agreement with the specific resistance value obtained from Equation 5 derived as a body.

[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態にかかる半導体装置について説明する。本実施の形態にかかる半導体装置は、前述した第1および第2の実施の形態にかかる半導体装置において、以下の第1〜第3の酸素ドナー化抑制処理の少なくともいずれか1つを施したシリコン基板を用いたものである。
前述したように、本発明の半導体装置の構成では、シリコン基板の比抵抗値が前述した数5やシミュレーションから導出した値であることが重要である。シリコン基板の比抵抗値は、半導体集積回路の製造プロセスを経ることにより比抵抗値が変わり得る。その原因は、シリコン基板への不純物の混入とその活性化や、シリコン基板中に存在する酸素のドナー化などがある。
[Third Embodiment]
Next, a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device according to the present embodiment is the same as the semiconductor device according to the first and second embodiments described above, except that silicon subjected to at least one of the following first to third oxygen donor formation suppression processes is applied. A substrate is used.
As described above, in the configuration of the semiconductor device of the present invention, it is important that the specific resistance value of the silicon substrate is a value derived from Equation 5 described above and simulation. The specific resistance value of the silicon substrate can be changed through the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit. The causes include the contamination and activation of impurities into the silicon substrate and the donor formation of oxygen present in the silicon substrate.

シリコン基板中への不純物の混入は、製造プロセスを管理することによりある程度防止することができる。しかし、基板中酸素のドナー化は、製造プロセスでの熱履歴に依存するため、プロセス条件として酸素ドナー化の抑制条件を適用する必要がある。基板中酸素のドナー化を抑制できる条件は広く知られており、例えば非特許文献8に詳しいが、ここでは、本発明の各実施の形態で述べた半導体装置に適用できる、3つの酸素ドナー化抑制処理について説明する。   Impurities can be prevented from being mixed into the silicon substrate to some extent by managing the manufacturing process. However, since the oxygenation of oxygen in the substrate depends on the thermal history in the manufacturing process, it is necessary to apply the conditions for suppressing oxygenation as a process condition. Conditions for suppressing the oxygenation of oxygen in the substrate are widely known. For example, although detailed in Non-Patent Document 8, three oxygen donors that can be applied to the semiconductor device described in each embodiment of the present invention are described here. The suppression process will be described.

[第1の酸素ドナー化抑制処理]
まず、第1の酸素ドナー化抑制処理として、シリコン基板中の格子間酸素濃度を3×1017cm-3以下としたシリコン基板を用いる方法について説明する。シリコン基板の製造方法として最も広く用いられているCZ法(Czochralski法)では、上記のような低酸素濃度のシリコン基板を製造することは困難であり、これは基板の製造過程でシリコンを熔融した石英坩堝から酸素が混入するからである。低酸素濃度のシリコン基板の製造方法として、FZ法(Float Zone法)、MCZ法(Magnetic field applied Czochralski法)などがあり、いずれも実用化されている。
[First oxygen donor suppression treatment]
First, a method of using a silicon substrate in which the interstitial oxygen concentration in the silicon substrate is 3 × 10 17 cm −3 or less will be described as the first oxygen donor conversion suppressing process. In the CZ method (Czochralski method), which is most widely used as a method for manufacturing a silicon substrate, it is difficult to manufacture a silicon substrate having a low oxygen concentration as described above. This is because silicon is melted during the manufacturing process of the substrate. This is because oxygen enters from the quartz crucible. There are FZ method (Float Zone method), MCZ method (Magnetic field applied Czochralski method) and the like as methods for producing a low oxygen concentration silicon substrate, both of which have been put into practical use.

ただし、FZ法で製造したシリコン基板には、酸素濃度が非常に低いというメリットがあるが、1)プロセス中の熱ストレスに弱くスリップなどの欠陥が生じやすい、2)MCZ法と比較して製造コストが高い、3)大口径シリコン基板への適用が難しい、などのデメリットがある。MCZ法であれば、大口径化にも対応でき、酸素濃度を3×1017cm-3以下に制御することも可能であり、本発明に必要な条件を満たしたMCZ基板について、現時点で市販品として購入することが可能である。CZ法、FZ法、MCZ法のいずれも広く知られている技術であり、ここではその詳細は省略する。 However, the silicon substrate manufactured by the FZ method has the merit that the oxygen concentration is very low, but 1) it is vulnerable to thermal stress during the process and is prone to slip and other defects. 2) Manufactured compared to the MCZ method. There are disadvantages such as high cost and 3) difficult application to large-diameter silicon substrates. If the MCZ method is used, it is possible to cope with an increase in diameter, and it is possible to control the oxygen concentration to 3 × 10 17 cm −3 or less, and an MCZ substrate that satisfies the conditions necessary for the present invention is commercially available at the present time. It can be purchased as a product. The CZ method, FZ method, and MCZ method are all well-known techniques, and details thereof are omitted here.

[第2の酸素ドナー化抑制処理]
次に、第2の酸素ドナー化抑制処理として、半導体装置の各製造プロセスにおける熱履歴を制限し、いずれのプロセスにおいてもシリコン基板への熱処理を400℃〜500℃までとすることにより酸素ドナーの発生を抑制する方法がある。シリコン基板中の格子間酸素が400℃〜500℃の熱処理によりドナー化することは広く知られており、サーマルドナー(Thermal Donor,TD)と呼ばれている。このサーマルドナーには、600℃以上の熱処理により減少さらには消失するという性質があるので、製造プロセス途中で発生したサーマルドナーについては600℃以上の熱処理を追加することで抑制できる。特に、製造プロセスの最終処理である水素雰囲気中でのシンター処理において、450℃前後の熱処理とすることが多いが、その処理温度と処理時間を制御すれば、製造プロセス全体でサーマルドナーの発生を抑制することができる。
[Second Oxygen Donor Inhibition Treatment]
Next, as the second oxygen donor conversion suppression process, the thermal history in each manufacturing process of the semiconductor device is limited, and in any process, the heat treatment of the silicon substrate is set to 400 ° C. to 500 ° C. There is a method of suppressing the occurrence. It is widely known that interstitial oxygen in a silicon substrate is converted into a donor by heat treatment at 400 ° C. to 500 ° C., which is called a thermal donor (TD). Since this thermal donor has a property of decreasing or disappearing by heat treatment at 600 ° C. or higher, thermal donor generated during the manufacturing process can be suppressed by adding heat treatment at 600 ° C. or higher. In particular, in a sintering process in a hydrogen atmosphere, which is the final process of the manufacturing process, a heat treatment of about 450 ° C. is often performed. However, if the processing temperature and processing time are controlled, the generation of thermal donors is generated throughout the manufacturing process. Can be suppressed.

[第3の酸素ドナー化抑制処理]
第3の酸素ドナー化抑制処理として、シリコン基板に対する500℃〜700℃の熱処理により格子間酸素を微小欠陥として析出させて酸素ドナーの発生を抑制する方法がある。シリコン基板中の格子間酸素が500℃〜700℃の熱処理により析出することは広く知られており、微小欠陥(Bulk Micro Defect,BMD)と呼ばれている。製造プロセス前の基板の段階で格子間酸素をBMDとして析出させることで、格子間酸素濃度を低く抑えることができ、サーマルドナーの発生を抑制することができる。ただし、析出したBMDは高温、長時間の熱処理により融解する性質を持つので、製造プロセス中の高温プロセスについて、各プロセスを合計した処理時間をBMDが消失しない程度の時間に抑える必要がある。
[Third Oxygen Donor Inhibition Treatment]
As a third oxygen donor formation suppressing process, there is a method of suppressing the generation of oxygen donors by precipitating interstitial oxygen as minute defects by a heat treatment at 500 ° C. to 700 ° C. on the silicon substrate. It is widely known that interstitial oxygen in a silicon substrate is precipitated by heat treatment at 500 ° C. to 700 ° C., which is called a micro defect (BMD). By precipitating interstitial oxygen as BMD at the stage of the substrate before the manufacturing process, the interstitial oxygen concentration can be kept low, and the generation of thermal donors can be suppressed. However, since the precipitated BMD has a property of being melted by high-temperature and long-time heat treatment, it is necessary to reduce the total processing time for the high-temperature process in the manufacturing process to a time at which BMD does not disappear.

[第4の実施の形態]
次に、図11を参照して、本発明の第4の実施の形態にかかる半導体装置について説明する。前述した第1〜第3の実施の形態では、シリコン基板の比抵抗を規定する場合について説明したが、本実施の形態では、シリコン基板の比抵抗に加えてその厚さを規定するようにしたものである。
すなわち、高抵抗のシリコン基板を誘電体として扱ったときに、インダクタを構成する配線構造とシリコン基板裏面の接地導体との関係を、マイクロストリップラインの高周波信号での振る舞いで近似し、インダクタの配線構造に対して接地導体の影響が無視できるような条件の指針を求め、その指針に基づいてシリコン基板厚さを決めることで半導体装置を構成するものである。高抵抗のシリコン基板の電磁気的な振る舞いは基板を誘電体とみなして扱うことができ、シリコン基板の比誘電率εSiで表すことができる。
[Fourth Embodiment]
Next, a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first to third embodiments described above, the case where the specific resistance of the silicon substrate is specified has been described, but in this embodiment, the thickness is specified in addition to the specific resistance of the silicon substrate. Is.
In other words, when a high-resistance silicon substrate is handled as a dielectric, the relationship between the wiring structure that constitutes the inductor and the ground conductor on the back of the silicon substrate is approximated by the behavior of the high-frequency signal of the microstrip line, and the wiring of the inductor A semiconductor device is configured by obtaining a guideline for conditions under which the influence of the ground conductor can be ignored on the structure and determining the thickness of the silicon substrate based on the guideline. The electromagnetic behavior of a high-resistance silicon substrate can be handled by regarding the substrate as a dielectric, and can be expressed by the relative dielectric constant ε Si of the silicon substrate.

次に、本実施の形態における高抵抗のシリコン基板の厚さに関する指針を算出する方法を具体的に示す。算出にあたって、マイクロ波領域の信号伝送に使用されるマイクロストリップライン構造に関する計算式を用いるが、このマイクロストリップラインについては、例えば非特許文献9などに説明がある。
図11にマイクロストリップラインの断面構造を示す。マイクロストリップラインは、図11に示すように、基板裏面の接地導体5、比誘電率εrを持つ厚さhの誘電体層6、および幅Wの導体線路7が積層された断面構造を持つ。また、信号伝送モードはTEM波(Transverse Electoro-Magnetic Wave)で近似して考えることができる。
Next, a method for calculating a guideline regarding the thickness of the high-resistance silicon substrate in the present embodiment will be specifically described. In the calculation, a calculation formula relating to a microstrip line structure used for signal transmission in the microwave region is used. For example, Non-Patent Document 9 describes this microstrip line.
FIG. 11 shows a cross-sectional structure of the microstrip line. As shown in FIG. 11, the microstrip line has a cross-sectional structure in which a ground conductor 5 on the back surface of the substrate, a dielectric layer 6 having a thickness h having a relative dielectric constant ε r , and a conductor line 7 having a width W are laminated. . The signal transmission mode can be approximated by a TEM wave (Transverse Electoro-Magnetic Wave).

非特許文献9より、マイクロストリップラインの振る舞いは、実効的な誘電率εWを用いて表すことができ、このεWは、次の数6で近似できる。この際、ε、h,Wは、図11で説明したパラメータと同一のものである。数6において、W→∞すなわち接地導体5が無限遠にあり導体線路7に影響を及ぼさないとき、εWは、数7で表される。 From Non-Patent Document 9, the behavior of the microstrip line can be expressed by using an effective dielectric constant ε W , and this ε W can be approximated by the following equation (6). At this time, ε, h, W are the same as the parameters described in FIG. In Expression 6, when W → ∞, that is, when the ground conductor 5 is at infinity and does not affect the conductor line 7, ε W is expressed by Expression 7.

Figure 2005093828
Figure 2005093828

Figure 2005093828
Figure 2005093828

この数7は、電界が接地導体5に影響されず導体線路7の周囲に等方的に広がっていて、上半分は空気(比誘電率1)、下半分は誘電体層(比誘電率εr)であることを意味している。接地導体5が近づくとεWが数7の値から変化し、その結果、導体線路7で構成したマイクロストリップラインやインダクタの特性が変化する。数6において、接地導体5が十分遠いとみなせる条件は、数8となり、接地導体5が導体線路7から十分遠いことを係数Sで表すと、接地導体5が無視できるために必要な誘電体層6の厚さhは、数9で求めることができる。 This equation 7 is that the electric field spreads isotropically around the conductor line 7 without being influenced by the ground conductor 5, the upper half is air (relative permittivity 1), and the lower half is a dielectric layer (relative permittivity ε r ). As the ground conductor 5 approaches, ε W changes from the value of Equation 7, and as a result, the characteristics of the microstrip line and inductor formed by the conductor line 7 change. In Equation 6, the condition that the ground conductor 5 can be considered sufficiently far is Equation 8, and if the ground conductor 5 is sufficiently far from the conductor line 7 and expressed by a coefficient S, the dielectric layer necessary for the ground conductor 5 to be negligible. The thickness h of 6 can be obtained by Equation 9.

Figure 2005093828
Figure 2005093828

Figure 2005093828
Figure 2005093828

次に、本発明においてその効果を実現するためのシリコン基板の厚さhについて、数9から具体的に求める。数6には導体線路7の幅Wが入ってくるが、本発明で述べているインダクタに用いる線路幅Wは20μm程度である。係数Sの値として100(1%)を用いると、W=20μmのときh=200μmと求めることができる。ここで実用的な係数Sの値については解析的に求めることは難しく、インダクタの測定データまたは後述するシミュレーションによって決める必要がある。   Next, the thickness h of the silicon substrate for realizing the effect in the present invention is specifically obtained from Equation 9. Equation 6 includes the width W of the conductor line 7. The line width W used in the inductor described in the present invention is about 20 μm. When 100 (1%) is used as the value of the coefficient S, h = 200 μm can be obtained when W = 20 μm. Here, it is difficult to obtain the value of the practical coefficient S analytically, and it is necessary to determine it based on measured data of the inductor or a simulation described later.

以上の結果から、インダクタの線路幅を20μmとしたときに、シリコン基板6裏面の接地導体5がインダクタの特性に影響しないためには、シリコン基板の厚さを200μm程度より厚くすればよいという指針が得られる。
したがって、前述した第1〜第3の実施の形態で用いるシリコン基板として、厚さが200μm以上のシリコン基板を用いることにより、高Q値を有するとともにQ値のばらつきが少なく安定した特性のインダクタを実現することができる。
From the above results, when the line width of the inductor is 20 μm, in order that the ground conductor 5 on the back surface of the silicon substrate 6 does not affect the characteristics of the inductor, the thickness of the silicon substrate should be thicker than about 200 μm. Is obtained.
Therefore, by using a silicon substrate having a thickness of 200 μm or more as the silicon substrate used in the first to third embodiments described above, an inductor having a high Q value and a small variation in Q value and a stable characteristic can be obtained. Can be realized.

[シミュレーションによる基板厚さの決定]
次に、図12,13を参照して、シミュレーション結果に基づき本実施の形態で用いるシリコン基板の厚さを決定する方法について詳細に説明する。図12はシミュレーションに用いた各種定数を示す説明図である。図13はシミュレーションで得られた比抵抗値−基板厚さ特性を示すグラフである。なお。シミュレーションには、公知の電磁界シミュレータを用いればよい。例えば、電磁界シミュレータ「Sonnet EM Suite」は、シリコン基板上のインダクタの設計、ストリップラインの設計などに広く使用されていて実績があり、そのシミュレーション結果は実際の半導体装置の設計にそのまま適用することができる。
[Determination of substrate thickness by simulation]
Next, a method for determining the thickness of the silicon substrate used in the present embodiment based on the simulation result will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 12 is an explanatory diagram showing various constants used in the simulation. FIG. 13 is a graph showing specific resistance value-substrate thickness characteristics obtained by simulation. Note that. A known electromagnetic field simulator may be used for the simulation. For example, the electromagnetic simulator “Sonnet EM Suite” is widely used for inductor design on silicon substrates, stripline design, etc., and the simulation results should be applied directly to the design of actual semiconductor devices. Can do.

シミュレーションするインダクタの構造は、前述した図1,2の構造を模擬したものを用いた。シミュレーションの境界条件として、シミュレーション構造の大きさを決めるキャビティ(図示せず)は接地された理想的な(導電率が無限大の)金属とした。上方から見たキャビティの寸法は、キャビティがその内側のインダクタ構造に影響しないよう十分距離をとって、500μm×500μmとした。また、上方から見たスパイラルの寸法は、内径が100μm、配線の幅が20μm、配線間のスペースが5μm、スパイラルの巻き数が3.5ターンで、外径は約300μmとなるようにした。   The structure of the inductor to be simulated was a simulation of the structure shown in FIGS. As a boundary condition for the simulation, a cavity (not shown) that determines the size of the simulation structure was a grounded ideal (infinite conductivity) metal. The dimension of the cavity viewed from above was set to 500 μm × 500 μm by taking a sufficient distance so that the cavity does not affect the inductor structure inside the cavity. The dimensions of the spiral viewed from above were such that the inner diameter was 100 μm, the width of the wiring was 20 μm, the space between the wirings was 5 μm, the number of turns of the spiral was 3.5 turns, and the outer diameter was about 300 μm.

半導体装置の断面構造は、キャビティの下層(底部)から順に、厚さhSiで所望の比抵抗値ρSiを有するシリコン基板1、厚さ1μmのシリコン酸化膜(SiO2)からなる素子分離絶縁膜2、所望の厚さの下層配線3A、ビア3B、および所望の厚さの上層配線3Cが積層されており、各配線3A,3Cおよびビア3Bの周囲は、シリコン酸化膜(SiO2)からなる層間絶縁膜2Aおよび絶縁膜2Bで絶縁されている。
以上の構造は、シリコン基板上に形成したスパイラルインダクタの構造をシミュレーション用にモデル化したものであるが、実際に作製したインダクタの構造を反映したものであり、シミュレーション結果はそのまま実際のインダクタ構造の特性とみなすことができる。
The cross-sectional structure of the semiconductor device is, in order from the lower layer (bottom) of the cavity, an element isolation insulation comprising a silicon substrate 1 having a desired specific resistance value ρ Si with a thickness h Si and a silicon oxide film (SiO 2 ) having a thickness of 1 μm. A film 2, a lower layer wiring 3A having a desired thickness, a via 3B, and an upper layer wiring 3C having a desired thickness are stacked, and the periphery of each of the wirings 3A, 3C and the via 3B is made of a silicon oxide film (SiO 2 ). It is insulated by the interlayer insulating film 2A and the insulating film 2B.
The above structure models the structure of a spiral inductor formed on a silicon substrate for simulation. However, it reflects the structure of an actually fabricated inductor, and the simulation results are the same as the actual inductor structure. It can be regarded as a characteristic.

上層配線3Cおよび下層配線3Aの材質は、アルミニウム(Al)としてモデル化し、アルミニウムの導電率σ=3.72×107Ω-1-1を用いた。配線膜厚tは、実際のインダクタ構造を反映し、上層配線3Cの厚さを2μm、下層配線3Aの厚さを0.5μmとした。シリコン基板1の比抵抗値ρSiについては3kΩcmとした。そして、シリコン基板1の厚さhSiを1000μmから10μmまで変化させた。 The material of the upper layer wiring 3C and the lower layer wiring 3A was modeled as aluminum (Al), and aluminum conductivity σ = 3.72 × 10 7 Ω −1 m −1 was used. The wiring film thickness t reflects the actual inductor structure, and the thickness of the upper layer wiring 3C is 2 μm and the thickness of the lower layer wiring 3A is 0.5 μm. The specific resistance value ρ Si of the silicon substrate 1 was 3 kΩcm. Then, the thickness h Si of the silicon substrate 1 was changed from 1000 μm to 10 μm.

以上の条件で、図1,2のスパイラルインダクタ構造について電磁界シミュレーションを行い、その結果からインダクタのQ値を計算し、図13の基板厚さ−Q値特性を得た。一般にインダクタのQ値は信号周波数fによって変化するが、図13では、対象となる信号周波数1GHz〜5GHzの範囲で各基板厚さごとに得られたQ値の最大値Qmaxをプロットした。
この図13の基板厚さ−Q値特性から明らかなように、スパイラルインダクタのQmaxは、シリコン基板の厚さが200μm以上になるとその値が飽和しそれ以上向上しないことがわかる。
Under the above conditions, an electromagnetic field simulation was performed on the spiral inductor structure of FIGS. 1 and 2, and the Q value of the inductor was calculated from the result to obtain the substrate thickness-Q value characteristic of FIG. In general, the Q value of the inductor varies depending on the signal frequency f. In FIG. 13, the maximum value Q max of the Q value obtained for each substrate thickness in the range of the target signal frequency of 1 GHz to 5 GHz is plotted.
As is apparent from the substrate thickness-Q value characteristic of FIG. 13, it can be seen that the Q max of the spiral inductor is saturated when the thickness of the silicon substrate is 200 μm or more and does not improve any further.

また、シリコン基板を200μmより薄層化するとインダクタのQmaxが下がる傾向にあることがわかる。これは、インダクタ構造と裏面の接地導体とが近づくことで、インダクタの特性に基板裏面の接地導体が影響を及ぼすためである。この現象は、マイクロストリップラインにおいて線路導体に接地導体が及ぼす影響と同様の考え方で説明することができ、スパイラルインダクタにおける基板厚さ200μmというシミュレーション結果と、マイクロストリップラインから求めた基板厚さの指針である200μm程度という値はよく一致している。 It can also be seen that when the silicon substrate is made thinner than 200 μm, the Q max of the inductor tends to decrease. This is because the ground conductor on the back surface of the substrate affects the characteristics of the inductor due to the proximity of the inductor structure and the ground conductor on the back surface. This phenomenon can be explained in the same way as the influence of the ground conductor on the line conductor in the microstrip line. The simulation result that the substrate thickness in the spiral inductor is 200 μm and the guideline for the substrate thickness obtained from the microstrip line. The value of about 200 μm is in good agreement.

したがって、シリコン基板として前述した所望の比抵抗を持つ基板を選択するとともに、基板厚さ−Q値特性の飽和領域に対応する基板厚さを選択することにより、実際の半導体装置として、誘導性受動素子について所望の性能を容易かつ的確に得ることができる。またQ値が飽和領域にあることから、基板厚さのばらつきによるQmaxの変化が極めて小さく、全体的として安定した特性の誘導性受動素子を得ることができる。 Therefore, by selecting the substrate having the above-described desired specific resistance as the silicon substrate and selecting the substrate thickness corresponding to the saturation region of the substrate thickness-Q value characteristic, an inductive passive device is obtained as an actual semiconductor device. The desired performance of the element can be obtained easily and accurately. Further, since the Q value is in the saturation region, the change in Q max due to the variation in the substrate thickness is extremely small, and an inductive passive element having stable characteristics as a whole can be obtained.

なお、以上説明した各実施の形態においては、スパイラルインダクタ、ミアンダラインインダクタについて効果を示したが、これらインダクタの形状は限定されるものではなく、例えば、マイクロストリップラインのような分布定数型、スタブのような構造、あるいはソレノイド状に形成したものであっても、シリコン基板上に形成したものであれば、前述と同様の効果が得られる。   In each of the embodiments described above, the effect is shown for the spiral inductor and the meander line inductor. However, the shape of these inductors is not limited. For example, a distributed constant type such as a microstrip line, a stub is used. Even if the structure is formed as described above or is formed in a solenoid shape, the same effect as described above can be obtained if it is formed on a silicon substrate.

本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す正面図である。1 is a front view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図1の半導体装置のII−II断面図である。It is II-II sectional drawing of the semiconductor device of FIG. 本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装置のシミュレーション定数例である。It is an example of a simulation constant of the semiconductor device concerning the 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装置のシミュレーションで得られた比抵抗値−Q値特性である。It is a specific resistance value-Q value characteristic obtained by simulation of the semiconductor device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装置の他のシミュレーション定数例である。It is another example of simulation constants of the semiconductor device concerning the 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装置の他のシミュレーションで得られた比抵抗値−Q値特性である。It is a specific resistance value-Q value characteristic obtained by other simulation of the semiconductor device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the semiconductor device concerning the 2nd Embodiment of this invention. 図7の半導体装置のVIII−VIII断面図である。FIG. 8 is a VIII-VIII cross-sectional view of the semiconductor device of FIG. 7. 本発明の第2の実施の形態にかかる半導体装置のシミュレーション定数例である。It is an example of the simulation constant of the semiconductor device concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態にかかる半導体装置のシミュレーションで得られた比抵抗値−Q値特性である。It is a specific resistance-Q value characteristic obtained by simulation of the semiconductor device concerning a 2nd embodiment of the present invention. 一般的なマイクロストリップラインを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a general microstrip line. 本発明の第4の実施の形態にかかる半導体装置のシミュレーション定数例である。It is a simulation constant example of the semiconductor device concerning the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態にかかる半導体装置のシミュレーションで得られた基板厚さ−Q値特性である。It is the substrate thickness-Q value characteristic obtained by the simulation of the semiconductor device concerning the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…シリコン基板、2…素子分離絶縁膜、2A…層間絶縁膜、2B,2D…絶縁膜、3A…下層配線、3B…ビア、3C…上層配線(スパイラル状)、3D…配線(ミアンダライン状)、5…接地導体、6…誘電体層、7…導体線路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Element isolation insulating film, 2A ... Interlayer insulating film, 2B, 2D ... Insulating film, 3A ... Lower layer wiring, 3B ... Via, 3C ... Upper layer wiring (spiral shape), 3D ... Wiring (Meander line shape) 5) Ground conductor, 6 ... Dielectric layer, 7 ... Conductor line.

Claims (8)

シリコン基板上に形成された高周波用集積回路を備え、その高周波用集積回路に誘導性受動素子を含む半導体装置であって、
シリコン基板と、
このシリコン基板上に形成された絶縁膜と、
この絶縁膜上に形成されて、前記誘導性受動素子を構成する配線とを備え、
前記シリコン基板は、比抵抗値が2kΩcm以上でかつ4kΩcm以下のシリコン基板からなることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising a high frequency integrated circuit formed on a silicon substrate, the high frequency integrated circuit including an inductive passive element,
A silicon substrate;
An insulating film formed on the silicon substrate;
A wiring formed on the insulating film and constituting the inductive passive element;
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon substrate comprises a silicon substrate having a specific resistance value of 2 kΩcm or more and 4 kΩcm or less.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記シリコン基板は、比抵抗値がほぼ3kΩcmのシリコン基板からなることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon substrate is a silicon substrate having a specific resistance value of approximately 3 kΩcm.
シリコン基板上に形成された高周波用集積回路を備え、その高周波用集積回路に誘導性受動素子を含む半導体装置であって、
シリコン基板と、
このシリコン基板上に形成された絶縁膜と、
この絶縁膜上に形成されて、前記誘導性受動素子を構成する配線とを備え、
前記シリコン基板は、真空中の誘電率をε0、シリコンの比誘電率をεSi、信号周波数をfとした場合、ρSi=20/(2πfε0εSi)で求まる比抵抗値ρSiのシリコン基板からなることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising a high frequency integrated circuit formed on a silicon substrate, the high frequency integrated circuit including an inductive passive element,
A silicon substrate;
An insulating film formed on the silicon substrate;
A wiring formed on the insulating film and constituting the inductive passive element;
The silicon substrate has a specific resistance value ρ Si determined by ρ Si = 20 / (2πfε 0 ε Si ), where ε 0 is the dielectric constant in vacuum, ε Si is the relative dielectric constant of silicon , and f is the signal frequency. A semiconductor device comprising a silicon substrate.
シリコン基板上に形成された高周波用集積回路を備え、その高周波用集積回路に誘導性受動素子を含む半導体装置であって、
シリコン基板と、
このシリコン基板上に形成された絶縁膜と、
この絶縁膜上に形成されて、前記誘導性受動素子を構成する配線とを備え、
前記シリコン基板は、予め得られた前記誘導性受動素子の比抵抗値−Q値値特性と、所望のQ値ばらつき許容範囲とから決定される比抵抗値のシリコン基板からなることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising a high frequency integrated circuit formed on a silicon substrate, the high frequency integrated circuit including an inductive passive element,
A silicon substrate;
An insulating film formed on the silicon substrate;
A wiring formed on the insulating film and constituting the inductive passive element;
The silicon substrate comprises a silicon substrate having a specific resistance value determined from a specific resistance value-Q value characteristic of the inductive passive element obtained in advance and a desired Q value variation allowable range. Semiconductor device.
請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装置において、
前記シリコン基板は、接地導体層を有し、この接地導体層と前記配線との距離が200μm以上となる基板厚さを有することを特徴とする半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
The silicon substrate has a ground conductor layer, and has a substrate thickness such that a distance between the ground conductor layer and the wiring is 200 μm or more.
請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置を製造する際に用いる半導体装置の製造方法であって、前記シリコン基板中の格子間酸素濃度を3×1017cm-3以下に制御する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device used in manufacturing the semiconductor device according to claim 1, wherein the interstitial oxygen concentration in the silicon substrate is controlled to 3 × 10 17 cm −3 or less. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: 請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置を製造する際に用いる半導体装置の製造方法であって、前記シリコン基板に対する熱処理を、前記シリコン基板中での酸素ドナーの発生を抑制できる所定温度までとすることを特徴とする半導体装置の製造方法。   A method of manufacturing a semiconductor device used when manufacturing the semiconductor device according to claim 1, wherein the heat treatment for the silicon substrate is performed at a predetermined temperature at which generation of oxygen donors in the silicon substrate can be suppressed. The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned. 請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置を製造する際に用いる半導体装置の製造方法であって、前記シリコン基板に対して熱処理を行うことにより、前記シリコン基板中の格子間酸素を微小欠陥として析出させる工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the interstitial oxygen in the silicon substrate is made minute by performing a heat treatment on the silicon substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of depositing as a defect.
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JP2013059119A (en) * 2008-01-28 2013-03-28 Seiko Epson Corp Piezoelectric oscillator

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