JPH03262175A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
信号を送信又は受信する複数の配線層を設けた半導体装
置に関し、 圧電性物質の振動数を低減することを目的とし、導電性
膜により挟まれた圧電性物質膜を有する層を、絶縁膜を
介して複数形成するとともに、前記圧電物質膜を挟む前
記導電性膜のうちの少なくとも１つを、前記圧電性物質
膜以上の総質量となる大きさに形成したことを含み構成
する。
置に関し、 圧電性物質の振動数を低減することを目的とし、導電性
膜により挟まれた圧電性物質膜を有する層を、絶縁膜を
介して複数形成するとともに、前記圧電物質膜を挟む前
記導電性膜のうちの少なくとも１つを、前記圧電性物質
膜以上の総質量となる大きさに形成したことを含み構成
する。
本発明は半導体装置に関し、より詳しくは、信号を送信
または受信する複数の配線層を設けた半導体装置に関す
る。
または受信する複数の配線層を設けた半導体装置に関す
る。
半導体集積回路の高集積化が進み、回路構成が複雑化す
るにつれ、配線層数が多くなってきている。
るにつれ、配線層数が多くなってきている。
例えば、ニューロコンピュータに使用する半導体回路を
高集積化する場合には、各ニューロ間を全て配線で結ぶ
必要があり、これに対処するために、電極配線層の間に
層間絶縁膜を設けるとともに、この層間絶縁膜にコンタ
クトホールを形成し、上下の電極配線層を接続するよう
な構造が採用されている。
高集積化する場合には、各ニューロ間を全て配線で結ぶ
必要があり、これに対処するために、電極配線層の間に
層間絶縁膜を設けるとともに、この層間絶縁膜にコンタ
クトホールを形成し、上下の電極配線層を接続するよう
な構造が採用されている。
ところが、電極配線層の層数を多くするにつれて表面に
生しる凹凸の段差が大きくなり、電極配線層が断線した
り、薄層化し易くなるといった問題がある。
生しる凹凸の段差が大きくなり、電極配線層が断線した
り、薄層化し易くなるといった問題がある。
そこで、層間絶縁膜を加熱して平坦化する方法も提案さ
れているが、これによれば層間絶縁膜に厚い部分が形成
されるため、ここに設けられるコンククトホールのアス
ペクト比が大きくなってカバレッジが悪くなるといった
不都合がある。
れているが、これによれば層間絶縁膜に厚い部分が形成
されるため、ここに設けられるコンククトホールのアス
ペクト比が大きくなってカバレッジが悪くなるといった
不都合がある。
そこで本出願人は特開昭５９−５０５８３号において、
複数の配線層の各層に圧電性素子を取付け、各圧電性素
子相互間で信号を伝達させる装置を提案している。
複数の配線層の各層に圧電性素子を取付け、各圧電性素
子相互間で信号を伝達させる装置を提案している。
即ち、第２図に示すように、層間絶縁膜５０を介して複
数の配線層５１．５２を上下に形成し、例えば下の配線
層５２から上の配線層５１に信号を送信する場合には、
下側配線層５２内の圧電性膜５６を挟む電極膜５７．５
８に電圧を加えて圧電性膜５６を振動させ、これにより
生しる縦波弾性波を層間絶縁膜５０を通して上の配線層
５１に伝え、この弾性波を上の圧電性膜５３によって電
気信号に変換し、これを電極膜５４．５５から取り出す
ようにしている。
数の配線層５１．５２を上下に形成し、例えば下の配線
層５２から上の配線層５１に信号を送信する場合には、
下側配線層５２内の圧電性膜５６を挟む電極膜５７．５
８に電圧を加えて圧電性膜５６を振動させ、これにより
生しる縦波弾性波を層間絶縁膜５０を通して上の配線層
５１に伝え、この弾性波を上の圧電性膜５３によって電
気信号に変換し、これを電極膜５４．５５から取り出す
ようにしている。
これによれば、層間の信号伝達を電気的に行っていない
ために、コンタクＩ・ボールが不要になってそのアスペ
クト比を考慮することがなくなり、しかも、縦波弾性波
は複数の波が交３１Ｆシても、Ｊｌいに独立に伝達する
ので、多層化の必要性が低下することになる。
ために、コンタクＩ・ボールが不要になってそのアスペ
クト比を考慮することがなくなり、しかも、縦波弾性波
は複数の波が交３１Ｆシても、Ｊｌいに独立に伝達する
ので、多層化の必要性が低下することになる。
〔発明が解決しようとする課題］
ところで、圧電性物質としては、一般にＺｎＯ１ＡＩＮ
、 ＬｉＮｂＯ３等の無機物が用いられているが、圧電
性物質の膜厚が１μｍの場合の共振周波数を求めるとＺ
ｎＯは３．２ＧＨｚ、４１Ｎは５．２Ｇｌｌｚ、、Ｌｉ
Ｎｂ０ａは３゜７ＧＩＩｚとなって非常に大きいため、
これを伝達する場合に導波管を用いたり、Ｇ１１ｚ帯の
信号処理回路が必要になって構成が複雑になるといった
問題が生じる。
、 ＬｉＮｂＯ３等の無機物が用いられているが、圧電
性物質の膜厚が１μｍの場合の共振周波数を求めるとＺ
ｎＯは３．２ＧＨｚ、４１Ｎは５．２Ｇｌｌｚ、、Ｌｉ
Ｎｂ０ａは３゜７ＧＩＩｚとなって非常に大きいため、
これを伝達する場合に導波管を用いたり、Ｇ１１ｚ帯の
信号処理回路が必要になって構成が複雑になるといった
問題が生じる。
本発明はこのような問題に鑑のでなされたものであって
、圧電性膜の共振周波数を低減することができる半導体
装置を提供することを目的とする。
、圧電性膜の共振周波数を低減することができる半導体
装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段］
上記した課題は、第１図に例示するように、導電性膜４
．８により挟まれた圧電性物質膜７を有する層を、絶縁
膜６を介して複数形成するとともに、前記圧電性物質膜
７を挟む＠記導電性膜４．８のうちの少なくとも１つを
、前記圧電性物質膜７以上の総質量となる大きさに形成
したことを特徴とする半導体装置によって達成される。
．８により挟まれた圧電性物質膜７を有する層を、絶縁
膜６を介して複数形成するとともに、前記圧電性物質膜
７を挟む＠記導電性膜４．８のうちの少なくとも１つを
、前記圧電性物質膜７以上の総質量となる大きさに形成
したことを特徴とする半導体装置によって達成される。
１作 用〕
本発明によれば、送信用の圧電性物質膜７を挟む導電性
膜４．８のうちの少なくとも一方の総質量を、圧電性物
質膜７以上の総質量となるようにしている。
膜４．８のうちの少なくとも一方の総質量を、圧電性物
質膜７以上の総質量となるようにしている。
この場合、導電性膜４．８を通じて圧電性物質膜７に電
圧を印加すると圧電性物質膜７が振動するが、その固有
振動数ωは、次式から求められる。
圧を印加すると圧電性物質膜７が振動するが、その固有
振動数ωは、次式から求められる。
ただし、ｍは圧電性物質膜７にかかる総質量であり、に
は定数である。
は定数である。
ωｃｃ（に／ ｍ ） ’ ／２
従って、圧電性物質膜７の固有振動数は、圧電性物質膜
７とそれに接続する導電性膜４．８の総質量により決定
され、本発明では導電性膜４．８の質量を大きくしてい
るために、その固有振動数が低減することになる。
７とそれに接続する導電性膜４．８の総質量により決定
され、本発明では導電性膜４．８の質量を大きくしてい
るために、その固有振動数が低減することになる。
そこで、以下に本発明の詳細を図面に基づいて説明する
。
。
第１図は、本発明の一実施例を示す装置の断面図であっ
て、図中符号１は、シリコン等よりなる半導体基板２の
上に５ｊＯ２膜３を介して形成された送信層で、この送
信層１は、５ｉＯ７膜３の上に形成されたタングステン
よりなる第一の導電性膜４と、１８ｍＸ１μｍの開口部
５を有するＰＳＧよりなる絶縁層６と、その開口部５内
に形成された厚さ１μｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）よりなる
圧電性物質膜７と、圧電性物質膜７を覆う後述する第二
の導電性膜８七から構成され、その上にばＰＳＧよりな
る層間絶縁膜９が平坦に形成されている。
て、図中符号１は、シリコン等よりなる半導体基板２の
上に５ｊＯ２膜３を介して形成された送信層で、この送
信層１は、５ｉＯ７膜３の上に形成されたタングステン
よりなる第一の導電性膜４と、１８ｍＸ１μｍの開口部
５を有するＰＳＧよりなる絶縁層６と、その開口部５内
に形成された厚さ１μｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）よりなる
圧電性物質膜７と、圧電性物質膜７を覆う後述する第二
の導電性膜８七から構成され、その上にばＰＳＧよりな
る層間絶縁膜９が平坦に形成されている。
上記した第二の導電性膜８は、電圧を印加するとともに
圧電性物質膜７の共振周波数を低減するために設けられ
たもので、厚さ１μｍ１幅５μｍ、奥行１２μｍとなし
た体積密度１９．２ｇ／ｃＪのタングステンによって形
成されており、その下に設けられた体積密度５．６７ｇ
／ｃイの圧電性物質膜７の総質■の約３６０倍となるよ
うに構成されている。
圧電性物質膜７の共振周波数を低減するために設けられ
たもので、厚さ１μｍ１幅５μｍ、奥行１２μｍとなし
た体積密度１９．２ｇ／ｃＪのタングステンによって形
成されており、その下に設けられた体積密度５．６７ｇ
／ｃイの圧電性物質膜７の総質■の約３６０倍となるよ
うに構成されている。
１１は、層間絶縁膜９の上に設けられた受信層で、この
受信層１１は、層間絶縁膜９上に形成されたタングステ
ンよりなる第三の導電性膜１２と、この上に積層された
絶縁膜１３とを有し、また、この絶縁膜１３には、開口
部１４が形成され、その中にはＺｎＯより形成した厚さ
１μｍの圧電性物質膜１５が設けられ、さらにその上に
はアルミニウムよりなる第四の導電性ＩＩ！９１６が形
成されている。
受信層１１は、層間絶縁膜９上に形成されたタングステ
ンよりなる第三の導電性膜１２と、この上に積層された
絶縁膜１３とを有し、また、この絶縁膜１３には、開口
部１４が形成され、その中にはＺｎＯより形成した厚さ
１μｍの圧電性物質膜１５が設けられ、さらにその上に
はアルミニウムよりなる第四の導電性ＩＩ！９１６が形
成されている。
なお、図中符号１７は、第二の導電性膜８に接続される
アルミニウム配線膜、１８は、第四の導電性Ｗ＃、１６
を覆うカバー膜を示している。
アルミニウム配線膜、１８は、第四の導電性Ｗ＃、１６
を覆うカバー膜を示している。
次に、上記した実施例の装置の作用について説明する。
上記した実施例において、第−及び第二の導電性膜４．
８を通して圧電性物質膜７に電圧を印加すると、圧電性
物質膜７が振動するために、振動による縦波弾性波は第
二の導電性膜８、層間絶斤（膜９及び第三の導電性膜１
２を通って受信層１］の圧電性物質膜１５に到達し、圧
電性物質ＩＩｓ！ １５を振動させる。
８を通して圧電性物質膜７に電圧を印加すると、圧電性
物質膜７が振動するために、振動による縦波弾性波は第
二の導電性膜８、層間絶斤（膜９及び第三の導電性膜１
２を通って受信層１］の圧電性物質膜１５に到達し、圧
電性物質ＩＩｓ！ １５を振動させる。
そして、受信層１１の圧電性物質膜１５には、振動によ
る電圧が発生するので、第三及び第四の導電性膜１２．
１６間に電圧が生じ、これを検知することによって信号
の有無を判断することになる。
る電圧が発生するので、第三及び第四の導電性膜１２．
１６間に電圧が生じ、これを検知することによって信号
の有無を判断することになる。
ところで、送信層１の圧電性物質膜７は、その厚さ、幅
及び奥行ともに１μｍであってその総質Ｎｍｌが５．６
７であり、また、第二の導電性膜８の総質量ｍ２は、圧
電性物質膜７の約３６０倍であって２０４１である。
及び奥行ともに１μｍであってその総質Ｎｍｌが５．６
７であり、また、第二の導電性膜８の総質量ｍ２は、圧
電性物質膜７の約３６０倍であって２０４１である。
また、ＺｎＯより形成した圧電性物質膜７の固有（共振
）周波数は３．２ＧＨｚであるが、ＺｎＯは周波数特性
の帯域が広く、変換１Ｎ失を６ｄＢと仮定すると、±４
０％の帯域で周波数が変わるために、検出信号が共振周
波数の６０％、即ち１．９ＧＩＩｚで使用されることに
なる。
）周波数は３．２ＧＨｚであるが、ＺｎＯは周波数特性
の帯域が広く、変換１Ｎ失を６ｄＢと仮定すると、±４
０％の帯域で周波数が変わるために、検出信号が共振周
波数の６０％、即ち１．９ＧＩＩｚで使用されることに
なる。
この場合の圧電性物質膜７の共振周波数ωは、ω戊（に
７ｍ）”２ という関係を有する。
７ｍ）”２ という関係を有する。
従って、圧電性物質膜７の上に第二の導電性膜８を形成
しない場合に、共振周波数ω８は、ωａ ＝１．９ＧＨ
ｚ ＝ （に／ｍ＋ ） ””という関係になり、また
、その上に第二の導電性膜８を形成した場合の圧電性物
質膜７の振動数は、ωｂ−（Ｋ／ｍｌ ＋ ｍｚ ）
””となるために、 （ｒ）ｂ ＝Ｑ）ａ （ｍｌ ７ｍＩ＋ ｍｚ ）
””＝１．９ ＸＩＯ９（ｍｌ ／ ｍｌ ＋ｍ２）
”２という関係式が成り立つ。
しない場合に、共振周波数ω８は、ωａ ＝１．９ＧＨ
ｚ ＝ （に／ｍ＋ ） ””という関係になり、また
、その上に第二の導電性膜８を形成した場合の圧電性物
質膜７の振動数は、ωｂ−（Ｋ／ｍｌ ＋ ｍｚ ）
””となるために、 （ｒ）ｂ ＝Ｑ）ａ （ｍｌ ７ｍＩ＋ ｍｚ ）
””＝１．９ ＸＩＯ９（ｍｌ ／ ｍｌ ＋ｍ２）
”２という関係式が成り立つ。
ここで、ｍｚ ＝ ３６０ ｍｌ であってｍｚ＞＞ｍ
なので、分母のｍｌを無視すると、ωｂ −１，９ｘｌ
０９Ｘ （１／３６０） ”” ＝ １００ＭＩＩｚ
となり、圧電性物質膜１５の共振周波数は１桁低残す
る。
なので、分母のｍｌを無視すると、ωｂ −１，９ｘｌ
０９Ｘ （１／３６０） ”” ＝ １００ＭＩＩｚ
となり、圧電性物質膜１５の共振周波数は１桁低残す
る。
また、第二の導電性膜８に接続したアルミニウム導電性
膜１７は、その密度が２． ８ｇ／ｃイと小さいために
、共振周波数にほとんど影響を及ぼさない。
膜１７は、その密度が２． ８ｇ／ｃイと小さいために
、共振周波数にほとんど影響を及ぼさない。
なお、上記した実施例では、第一の導電性膜４は半導体
基板２上に５ｉｎ２膜３を介して形成しているので、こ
れを固定されたものとして扱ったが、ＰＳＧ膜等の上に
形成する場合には、第一の導電性膜４の質量を考慮して
、第−及び第二の導電性膜４．８の総質量を圧電性物質
膜７の総質量の３６０倍とすれば同様な結果が得られる
。
基板２上に５ｉｎ２膜３を介して形成しているので、こ
れを固定されたものとして扱ったが、ＰＳＧ膜等の上に
形成する場合には、第一の導電性膜４の質量を考慮して
、第−及び第二の導電性膜４．８の総質量を圧電性物質
膜７の総質量の３６０倍とすれば同様な結果が得られる
。
また、上記した実施例では、タングステンによって導電
性膜４．８を形成したが、その他に圧電性物質よりも比
重の大きな金、その他の導電性物質を用いて導電圧膜４
．８を形成することもできる。
性膜４．８を形成したが、その他に圧電性物質よりも比
重の大きな金、その他の導電性物質を用いて導電圧膜４
．８を形成することもできる。
さらに、上記した実施例では圧電性物質をＺｎＯとした
が、ＡＩＮ、 ＬｉＮｂ０ｚ等の材料により形成するこ
とができる。
が、ＡＩＮ、 ＬｉＮｂ０ｚ等の材料により形成するこ
とができる。
以上述べたように本発明によれば、圧電性物質膜を挾む
導電性膜のうちの少なくとも一方を、圧電性物質膜以上
の総質量となる大きさに形成したので、圧電性物質が総
質量の平方根の逆数に比例するといった性質により、圧
電性物質膜の共振周波数を低減することが可能になる。
導電性膜のうちの少なくとも一方を、圧電性物質膜以上
の総質量となる大きさに形成したので、圧電性物質が総
質量の平方根の逆数に比例するといった性質により、圧
電性物質膜の共振周波数を低減することが可能になる。
このため、送信側に設ける圧電性物質膜の振動数をＧ１
１ｚ帯から数百Ｍｔｌｚ帯に低減することができ、縦波
弾性波を用いて素子間接続を行う構造において、導波管
等の特殊な構造をなくして従来の駆動回路をそのまま利
用し、回路構成を簡素化することができる。
１ｚ帯から数百Ｍｔｌｚ帯に低減することができ、縦波
弾性波を用いて素子間接続を行う構造において、導波管
等の特殊な構造をなくして従来の駆動回路をそのまま利
用し、回路構成を簡素化することができる。
第１図は、本発明の一実施例を示す装置の断面図、
第２図は、従来装置の一例を示す断面図である。
（符号の説明）
■・・・送信層、
２・・・半導体基板、
１
３・・・５ｉＯｚ膜、
４・・・第１の導電性膜、
５・・・開口部、
６・・・絶縁膜、
７・・・圧電性物質膜、
８・・・第二の導電性膜、
９・・・層間絶縁膜、
１１・・・受信層。
出 願 人 富士通株式会社
Claims (1)
- 導電性膜により挟まれた圧電性物質膜を有する層を、絶
縁膜を介して複数形成するとともに、前記圧電性物質膜
を挟む前記導電性膜のうちの少なくとも１つを、前記圧
電性物質膜以上の総質量となる大きさに形成したことを
特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2060646A JPH03262175A (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2060646A JPH03262175A (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03262175A true JPH03262175A (ja) | 1991-11-21 |
Family
ID=13148304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2060646A Pending JPH03262175A (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03262175A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5872415A (en) * | 1996-08-16 | 1999-02-16 | Kobe Steel Usa Inc. | Microelectronic structures including semiconductor islands |
| US5907768A (en) * | 1996-08-16 | 1999-05-25 | Kobe Steel Usa Inc. | Methods for fabricating microelectronic structures including semiconductor islands |
| US7227521B2 (en) | 2002-10-09 | 2007-06-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Image display apparatus |
-
1990
- 1990-03-12 JP JP2060646A patent/JPH03262175A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5872415A (en) * | 1996-08-16 | 1999-02-16 | Kobe Steel Usa Inc. | Microelectronic structures including semiconductor islands |
| US5907768A (en) * | 1996-08-16 | 1999-05-25 | Kobe Steel Usa Inc. | Methods for fabricating microelectronic structures including semiconductor islands |
| US7227521B2 (en) | 2002-10-09 | 2007-06-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Image display apparatus |
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