JPH0283953A - 半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高周波で動作する集積回路の配線に係り、特に
隣接する配線間の容量及び対接地容量を低減するのに好
適な集積回路の配線に関する。

〔従来の技術〕

一般にＧａＡｓ　　ＩＣなとでは数百μｍの比較的厚い
半絶縁性基板上に形成された厚さ〜数μｍの絶縁薄膜上
に配線導体が形成されており、基板の裏面が接地されて
いる。そのため、対接地容量は小さく、数Ｇ　Ｈｚの高
速動作に適しているが、配線が接近して存在するとその
間の容量が大きくクロスドーグノイズが大きいという欠
点がある。

この欠点を改善するため、従来は特開昭６１−２１６４
４８号に記載のように、配線導体を誘電体を介して接地
導体で覆うか、電子通信学会技術研究報告　５ＳＤ８４
−１０５．第１７頁から第２３頁に述べられているよう
に、配線上にｔ４Ａｇ薄膜を介して接地導体を設けてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は薄い絶縁膜を介して接地導体を配線の上
に置き、配線間にあった電気力線を接地導体に集中させ
ることで線間容量会小さくしている。しかし、通常集積
回路で基板上に形成する膜は〜数μｍと薄いので、逆に
対接地容量は接地導体がない場合に比べて大きく増太し
２回路の高速動作を妨げるという言う問題があった。ま
た、接地導体を設けるための工程が必要になると言う問
題があった。

本発明の目的は、配線間の容量および対接地容量を小さ
くできる配線の構造を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

が信号伝送路となる隣接配線導体の少なくとも信号伝送
路の下に、絶縁薄膜で絶縁してフローティングの導体（
ダミー配線と呼ぶ）を設けろτとにより達成される。配
線とダミー配線の間の絶縁膜の厚さは、隣接配線の間隔
よりは小さい方が良く、通常、集積回路の層間絶縁膜と
して用いる場合と同じ〜数μｍで良い。

ダミー配線の形状をより詳細に配置するため、２つの配
線が隣接している場合を考える。ダミー配線は１例えば
Ｆ　Ｅ　Ｔのゲートやドレインと接続されるコンタクト
部から数μｍの範囲を除いた２つの配線の下に同じ形状
、すなわち幅や長さ、スペースの寸法を同じにして形成
する。しかし、本発明は形状をこれに限定するものでは
なく、ダミー配線の幅、長さ、スペースの寸法は配線と
全く同じである必要はなく、極端な場合、配線間容量を
低減する効果はやや小さくなるが、ダミー配線にはスペ
ースを設けず、すなわち２つの配線のスペース部分を含
めた部分の下全面を１つのダミー配線としても良い。ま
た、ダミー配線は配線の下全面に設けずども長さ方向に
分割して設けても良い。あるいは配線幅が例えば数十μ
と大きい場合ても良い。

また、従来技術の例では、配線の上に接地導体を設ける
工程が必要であったが、本発明では配線の下にダミー配
線を作るので、通常集積回路で配線の下に作るＦＥＴの
ソース、ドレイン、ゲートなどの電極を作る工程を兼用
して、その雷１金属を用いてダミー配線を作製すること
ができる。

〔作用〕

本発明では、配線の下にダミー配線を配線間のスペース
より小さい距離で配置することで配線間に集中していた
電気力線をその導体の方に向けてその導体に終端させ、
直接、比較的誘電率の高い基板を通って隣接配線に向う
電気力線を少なくすることで配線間の容量を小さくでき
る。また、その導体は接地面上の比較的厚い絶縁性基板
の上にフローティング電位であるために対接地容量も小
さくすることができる。

以下詳細に説明する。本発明のような配線間の容量は１
例えばアイ・イー・イー、トランぜクション　オン　エ
レクトロン　デバイシズ、イーデイ−３２，（１９８５
）、第２４０８頁から第２４１４頁（ＩＥＥＥ、　Ｔｒ
ａｎｓ、　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ。

ＥＤ３２　（＋　９７５）、ρρ、２４０８〜２４１４
）に従べられているように （Ｑ）＝　　（Ｃ）　　（Ｖ） のラプラス方程式を解いて得られる。ここで、［Ｑ）、
（Ｃ〕、（Ｖ）は、各配線の電荷、容量、電位を表すマ
トリックスである。

第４図（ｃ）に第４図（ａ）および第・１図（ｂ）の２
つの配線構造について、対接地容量、線間容量をこの方
法で計算した結果を示す。第４図（ａ）は対接地容量は
小さいが、配線容量の大きい従来例として、半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板上に配線がある場合、第４図（ｂ）は本発明
の例で、配線間容量を低減するためのダミー配線４２を
配線４１の下に設けである。

第４図（ａ）の構造の場合には、比較的厚い絶縁性基板
をはさんで接地面と配線が向い合っているだめに対接地
容量は小さくなっているが、隣接する配線間に比較的誘
電率の高いＧａＡｓ基板中を通る電気力線が発生して線
間容量は大きくなっている６一方、第４図（ｂ）の構造
では、配線の下に導体を置いてこの電気力線をこれに集
中させて線間容量を低減させている。第４図（ｃ）に示
す計算結果から分るように、本発明の構造では。

配線間のスペースが２μｍ以上で線間容量がほぼ一定と
なり、配線間のスペース２μｍでは従来の板をはさんで
接地面と向い合っているために、従来と同様に小さい。

また、このダミー配線は、例えばＦＥＴのソース、ゲー
ト、ドレインなどの電極と同じ金５’、Ｍで作れるので
特に余分な工程を必要としない。

〔実施例〕

実施例１゜ 本発明の実施例１を第１図により説明する６図に示すよ
うに１は問題となる隣接する配線導体（幅３μｍ、配線
間スペース３μｍ）、２はその配線間の容量を低減する
ためのダミー配線（幅３μｍ、ダミー配線間スペース３
μｍ）、３は半絶縁性のＧ　ａ　Ａ、　ｓ基板、４は配
線とダミー配線を絶縁する第１Ｎ間ＮＡａ膜（厚さ０．
６μｍ）、５は配線導体１とその上に設ける第２層目の
配線を絶縁するための第２層間絶縁膜、６は接地導体で
ある。

配線導体１は通常、集積回路内のＦ　Ｅ　Ｔのゲートや
ドレインなどの電極８にコンタクト部７で接続され、隣
接する配線は異なる信号の伝送路となっている６第１図
の向かって右側のダミー配線２はコンタクト部７を避け
て設けである。

次に、第１図の配線構造を作製する工程をＧａＡｓ　Ｉ
Ｃを作製する場合について説明する。

まず、ダミー配線はＦＥＴのソースやドレインなどのオ
ーミック電極を作るのと同じ工程で作製でき、ＧａＡｓ
基板上に化学気相成分法で０．１μｍの５ｉｎ２膜（図
示せず）を被着し、その上にホトレジストを被着し、ホ
ト・エツチング工程でダミー配線を設ける部分を窓開け
した後、その窓開けした部分に電子ビーム蒸着法を用い
てＡｕＧｅ、ＮｉおよびＡｕをＱ、３μｍ堆積する。

不要の部分をレジストの除去と同時にリフトオフではが
し熱処理を行ってでき上がる。

次にこのダミー配線２やＦＥＴのオーミック電極と第１
層目の配線１を絶縁する第層間絶縁１１ｇ４となる０、
６μｍ厚の燐シリケートガラスを被着し１次に配線導体
１となるＭｏおよびＡｕを０．３μｍ堆積し、ホトエツ
チング工程で配線１のパターンを形成して、イオンミリ
ングあるいはドライエツチングによりＡｕおよびＭｏを
加工して配線導体を作る。さらに、その上に第２　Ｎｆ
’Ｊ］　Ｍ縁膜５や保護膜となる燐シリケートガラス膜
を被着する。ＧａＡｓ基板３の裏面にはＡ、　ｕを蒸看
し。

接地面６として使用する。

第１図の実施例では、ダミー配線２は配ａ導体１と同じ
パターンにしたが、同じにすることを限定するものでは
なく、線間容量を低減する効果はやや小さくなるが、第
２図（ａ）〜第２図（ｇ）に示すような種々の形状にし
て良い。第２図（ａ）は配線２１とダミー配線２２の関
係の一例を示す立体図で、第２図（ｂ）はその断面図で
ある。この例は、配！２１の下全面にダミー配線２２が
ある場合である。このダミー配線は第２図（Ｃ）。

第２図（ｄ）に示すような形状でも良い。また。

第２図（ｅ）に示すように、一方の配線２１の下にだけ
設けても良く、第２図（ｆ）のように一方がコンタクト
部２４となっている場合にそれに向い合う部分でダミー
配線を設けても良い。また、配８２１の１癌が大きい場
合には第２図（ｇ）のように配線２１の下の一部、特に
配線２１が向合っている部分に設けても良く、第２図（
ｃ　）のような形で全面に分散させて設けてもよい。

さらには、ダミー配線は、イオン注入やエピタキシャル
成長で形成した比較的高いキャリア濃度をもつ半導体層
で形成しても良く、また、この半導体層と金属溜との積
層体であっても良い。

通常、配線導体の幅は数μｍ〜数十μｍ、長さは〜数ｍ
ｍ程度である。Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　ｉｓ板の厚さは〜５０
０μｍである。

配線やｔＩ！Ａ！膜、基板の材料は限定するものではな
く、配線やダミー配線はＡＱ、Ｗ、ＷＳｉなどでも良く
、基板もＧａＰ、ＧａＡｓＰ。

Ａ　Ｑ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ、ＩｎＰなどでも良い。また、
Ｎ間の絶縁膜は燐シリケートガラスに限らずｐ−８ｉＮ
膜やポリイミド樹脂などでも良く、また部分的に空気で
あっても良い。

実施例２゜ 第３図は本発明の実施例２の立体図である。この図は、
２暦配線の集積回路の第２層目の配ａ３７に本発明を適
用する場合の例を示したものである。本図は第１図に比
へて第２溜目の配線導体３７とその上の保護膜３８が加
っている。また、配線導体３７の下に第１層目の配線を
作るのと同じ金属層でダミー配線３１が設けてあり、さ
らにその下に設けたダミー配線３２を合せて１つのダミ
これはホトマスクを作る際のコンピュータ処理（例えば
第１層目と第２Ｎ目の配線の重なる部分を避ける）など
して容易にダミー配線のパターンを作ることができる。

また、ダミー配５ｓ３ｔは必ずしも設けなくとも良くダ
ミー配線３２だけでも良い。

実施例３゜ 第５図は本発明の実施例３の断面図である１本実施例は
、基板がＳｉなどの半導体基板である場合に、その半導
体基板中に比較的厚い絶縁物の層を設け、その上に実施
例１の配線を設けたものである。半導体基板中の絶縁領
域はドライエツチングによって半導体基板に穴をあけ、
そこにＳｌＯ。

などの絶縁物を埋込むことにより形成できる６また、イ
オン打込みでＯ＋などを打込んで作ることもできる。一
般に基板が半導体基板である場合は。

その抵抗率が比較的小さいために、基板の表面が接地面
と同等になり配線の対接地容量が大きいが、本実施例の
ようにすれば、第１の実施例と同じ効果を得る事ができ
る。

本実施例によれば、対接地容量をダミー配線がない場合
と同等に保ちつつ、配線間の容量を低減して、集積回路
の高速化と、クロストークノイズの低減を達成すること
ができる。

実施例４゜ 第６図に本発明を実装基板に適用した実施例４を示す。

本実施例ではＬ　Ｓ　Ｉ　６１からボンデングワイヤ６
２で引出したポリイミツドなどのＩｆ！　ａ物店抜６６
上の（７５号伝送路６３と基板６６の裏面の接地面６５
の間に絶縁物６７により配置６３との絶縁をとりダミー
配線６４を設けた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、対接地容量は従来と同じように小さく
保持でき、線間容量は従来の半分程度にできるので、高
速動作に適し、クロストークノイズの小さい配線を作る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の立体図、第２図（ａ）〜第
２図（ｇ）は本発明のダミー配線の種々の形状の例を示
す立体図（第２図＜ａ＞、（ｃ）（ｄ））又は断面図、
（第２図（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ））、第３図は
本発明の実施例２の立体図、第４図（ａ）は従来例の配
線構造断面図、第４図（ｂ）は本発明の一実施例の配線
構造断面図、第４図（ｃ）は第４図（ａ）および第４図
（ｂ）に示した従来および本発明の配線構造における対
接地容量と線間容量の計算値と配線間のスペースとの関
係を示す図、第５図は本発明の実施例３の断面図、第６
図は本発明の実装基板上の配線への適用を示す実施例４
の立体図である。 符号の説明 １．２１．３７，４１．５１・・・配線導体、２，２２
．３１，３２，４２，５２．６４・・ダミー配線、３．
３３．６６・・・＃４Ａ縁性基板、４，５，２３．３４
．３５，５３，５５．６７・・・絶縁膜、６．３６゜４
３．５６．６５・・・接地導体、７，２４・・・コンタ
クト部、８・・・ＦＥＴなとの電極、５４・・・半導体
基板、６１・・・ＬＳＩチップ、６３・・・信号伝送路
。 、３　ま色Ｐ４生某坂 薄地導体 廼３回 ３３賛慧・）生弄籾３１ 坏忙↓体 ２／配今駁禰４木　２φ　コシタクｐ帥２２　　タ゛ξ
−扼Ｎ ２３　刹Ｉ雰旙 、Ｓ′２ｍ） 第 夕 図 、？１ ダ／配媒導依タ４子鼾鴎瓶 Ｃ２７゛ミー助己４りた　５ダ　秀邑Ｊ曙に才力ｆ３　
　ｔｅａ　月ス　　　タｇ　岩伊キ也瘍体４イ、５１ケ
１１．フ゛　７′４２°ミー油乙京暖托龜物

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、裏面に接地面をもつ半絶縁性あるいは絶縁性の基板
   と、該基板の表面に形成された半導体装置と、該半導体
   装置間を電気的に接続する隣接配線と、該隣接配線の少
   なくとも信号伝送用配線と上記基板との間に絶縁膜を介
   して形成されたダミー配線を有し、かつ該ダミー配線は
   フローティングであることを特徴とする半導体集積回路
   。 ２、上記ダミー配線は、金属導体、比較的キャリア濃度
   の高い半導体層あるいは半導体層と金属層の積層体であ
   る特許請求の範囲第１項記載の半導体集積回路。 ３、上記基板は半導体基板中に絶縁領域を設けたもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の半導体集積回路。 ４、上記基板は上記半導体装置を実装する実装基板であ
   る特許請求の範囲第１項記載の半導体集積回路。