JPH05183381A - 高周波回路基板および高周波回路素子 - Google Patents
高周波回路基板および高周波回路素子Info
- Publication number
- JPH05183381A JPH05183381A JP3360691A JP36069191A JPH05183381A JP H05183381 A JPH05183381 A JP H05183381A JP 3360691 A JP3360691 A JP 3360691A JP 36069191 A JP36069191 A JP 36069191A JP H05183381 A JPH05183381 A JP H05183381A
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- JP
- Japan
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- high frequency
- frequency circuit
- thin film
- acoustic wave
- surface acoustic
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、１００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの高周波
領域で有効に動作する、小型軽量の高周波回路基板及び
その基板を用いた高周波回路素子を提供する。 【構成】 適当な基板（例えばシリコンウエハ）１上に
窒化アルミニウムからなる圧電体薄膜２およびガリウム
砒素からなる半導体薄膜３を成膜する。窒化アルミニウ
ムには高周波用弾性表面波素子、ガリウム砒素には高周
波用増幅素子を作製する。 【効果】 この構造により、従来、フィルタ、増幅素子
毎にそれぞれパッケージングされた単体素子を回路基板
に半田づけして作製していた回路が、一体化され大幅に
小型軽量化される。また、材料に窒化アルミニウム、ガ
リウム砒素を用いることによりＧＨｚ帯の高周波に適応
した高周波回路素子が得られる。
領域で有効に動作する、小型軽量の高周波回路基板及び
その基板を用いた高周波回路素子を提供する。 【構成】 適当な基板（例えばシリコンウエハ）１上に
窒化アルミニウムからなる圧電体薄膜２およびガリウム
砒素からなる半導体薄膜３を成膜する。窒化アルミニウ
ムには高周波用弾性表面波素子、ガリウム砒素には高周
波用増幅素子を作製する。 【効果】 この構造により、従来、フィルタ、増幅素子
毎にそれぞれパッケージングされた単体素子を回路基板
に半田づけして作製していた回路が、一体化され大幅に
小型軽量化される。また、材料に窒化アルミニウム、ガ
リウム砒素を用いることによりＧＨｚ帯の高周波に適応
した高周波回路素子が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波回路に用いる高
周波回路基板およびその基板を用いた高周波回路素子に
関するものである。
周波回路基板およびその基板を用いた高周波回路素子に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話、ＭＣＡ（Ｍｕｌｔｉ
Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｃｃｅｓｓ）無線等の数百ＭＨｚか
ら数ＧＨｚの高周波域で使用する移動体無線の普及に伴
い、無線機器には小型化、軽量化が求められており、必
然的にそれらを構成するフィルタ等の部品にも小型化、
軽量化が望まれている。その中でも圧電体を利用した弾
性表面波フィルタは同軸フィルタ、ヘリカルフィルタ等
に比べ小型化、軽量化に有効な素子として注目を集めて
いる。しかし、この弾性表面波フィルタもフィルタ単体
として作製すると５ｍｍ〜２ｃｍ程度の大きさとなるた
めに、回路基板に実装し高周波増幅素子等の周辺素子と
の接続まで考慮すると、小型化の利点を十分には活用し
ていないのが現状である。
Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｃｃｅｓｓ）無線等の数百ＭＨｚか
ら数ＧＨｚの高周波域で使用する移動体無線の普及に伴
い、無線機器には小型化、軽量化が求められており、必
然的にそれらを構成するフィルタ等の部品にも小型化、
軽量化が望まれている。その中でも圧電体を利用した弾
性表面波フィルタは同軸フィルタ、ヘリカルフィルタ等
に比べ小型化、軽量化に有効な素子として注目を集めて
いる。しかし、この弾性表面波フィルタもフィルタ単体
として作製すると５ｍｍ〜２ｃｍ程度の大きさとなるた
めに、回路基板に実装し高周波増幅素子等の周辺素子と
の接続まで考慮すると、小型化の利点を十分には活用し
ていないのが現状である。
【０００３】この問題点を解決する方法として単結晶シ
リコンウェハ等の半導体基板上の一部に増幅素子を作製
し、基板上の他の一部に窒化アルミニウム等の圧電体薄
膜を成膜し弾性表面波素子を作製した集積回路素子基板
が提唱されている（例えばＴｓｕｂｏｕｃｈｉ Ｋ；Ｉ
ＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｓｏｎｉｃｓ．Ｕｌｔｒａｓｏｎｖ
ｏｌ．３２，ＮＯ．５，ｐ６３４（１９８５））。弾性
表面波素子と半導体増幅素子を集積するこの方法によ
り、フィルタのさらなる小型軽量化が達成される。
リコンウェハ等の半導体基板上の一部に増幅素子を作製
し、基板上の他の一部に窒化アルミニウム等の圧電体薄
膜を成膜し弾性表面波素子を作製した集積回路素子基板
が提唱されている（例えばＴｓｕｂｏｕｃｈｉ Ｋ；Ｉ
ＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｓｏｎｉｃｓ．Ｕｌｔｒａｓｏｎｖ
ｏｌ．３２，ＮＯ．５，ｐ６３４（１９８５））。弾性
表面波素子と半導体増幅素子を集積するこの方法によ
り、フィルタのさらなる小型軽量化が達成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板を
シリコンウェハとし増幅素子をシリコンにて作製した場
合、数百ＭＨｚから数百ＧＨｚの高周波領域で使用する
と十分な特性を得ることが出来ない。通常このような高
周波領域ではガリウム砒素などの化合物半導体にて構成
された増幅素子を用いる。この場合、単結晶ガリウム砒
素基板上の一部に増幅素子を作製し、基板上の他の一部
に窒化アルミニウム等の圧電体薄膜を成膜し弾性表面波
素子を作製することも考えられる。しかし、ガリウム砒
素基板上に圧電体薄膜を成膜して作製された弾性表面波
素子は高周波領域での使用が困難である。
シリコンウェハとし増幅素子をシリコンにて作製した場
合、数百ＭＨｚから数百ＧＨｚの高周波領域で使用する
と十分な特性を得ることが出来ない。通常このような高
周波領域ではガリウム砒素などの化合物半導体にて構成
された増幅素子を用いる。この場合、単結晶ガリウム砒
素基板上の一部に増幅素子を作製し、基板上の他の一部
に窒化アルミニウム等の圧電体薄膜を成膜し弾性表面波
素子を作製することも考えられる。しかし、ガリウム砒
素基板上に圧電体薄膜を成膜して作製された弾性表面波
素子は高周波領域での使用が困難である。
【０００５】この理由を説明する。弾性表面波素子の使
用周波数は弾性表面波の速度と圧電体薄膜の上部もしく
は下部に形成されている櫛型電極の周期により決まり、
ｆ＝ｖ／λなる関係がある。（ここでｆは使用周波数、
ｖは弾性表面波の速度、λは櫛型電極の周期である）。
したがって高周波で動作する弾性表面波素子を得るため
には、弾性表面波の速度が大きい材料を使用するか、櫛
型電極の周期を小さくすることが求められる。ところが
ガリウム砒素は弾性表面波の速度が３０００ｍ／ｓ以下
と小さいため、ガリウム砒素基板上に成膜された圧電体
上の弾性表面波の速度もその影響を受け、十分な速度が
得られない。したがって、単結晶ガリウム砒素上に窒化
アルミニウム膜を作製する構成で高周波で動作する弾性
表面波フィルタを得るためには、電極周期を小さくする
必要があり、そのため電極の作製が困難となる。また、
単結晶ガリウム砒素基板は高価であるため、作製された
素子はさらに高コストとなってしまう。
用周波数は弾性表面波の速度と圧電体薄膜の上部もしく
は下部に形成されている櫛型電極の周期により決まり、
ｆ＝ｖ／λなる関係がある。（ここでｆは使用周波数、
ｖは弾性表面波の速度、λは櫛型電極の周期である）。
したがって高周波で動作する弾性表面波素子を得るため
には、弾性表面波の速度が大きい材料を使用するか、櫛
型電極の周期を小さくすることが求められる。ところが
ガリウム砒素は弾性表面波の速度が３０００ｍ／ｓ以下
と小さいため、ガリウム砒素基板上に成膜された圧電体
上の弾性表面波の速度もその影響を受け、十分な速度が
得られない。したがって、単結晶ガリウム砒素上に窒化
アルミニウム膜を作製する構成で高周波で動作する弾性
表面波フィルタを得るためには、電極周期を小さくする
必要があり、そのため電極の作製が困難となる。また、
単結晶ガリウム砒素基板は高価であるため、作製された
素子はさらに高コストとなってしまう。
【０００６】本発明は上記の問題点を克服し、且つ、１
００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの高周波領域で有効に動作する高
周波回路基板及び高周波回路素子を提供しようとするも
のである。
００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの高周波領域で有効に動作する高
周波回路基板及び高周波回路素子を提供しようとするも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段・作用】図１は本発明の請
求項１により得られる素子基板の構造を示したものであ
る。基板１上にガリウム砒素からなる半導体薄膜３が成
膜され、さらにその基板表面上の別の部分に窒化アルミ
ニウムからなる圧電体薄膜２が成膜されている。基板１
はシリコン、サファイア、ダイヤモンド等からなる。半
導体薄膜３はＣＶＤ法で基板１上に成膜され、また圧電
体薄膜２はスパッタ法もしくはＣＶＤ法で基板１上に成
膜されている。
求項１により得られる素子基板の構造を示したものであ
る。基板１上にガリウム砒素からなる半導体薄膜３が成
膜され、さらにその基板表面上の別の部分に窒化アルミ
ニウムからなる圧電体薄膜２が成膜されている。基板１
はシリコン、サファイア、ダイヤモンド等からなる。半
導体薄膜３はＣＶＤ法で基板１上に成膜され、また圧電
体薄膜２はスパッタ法もしくはＣＶＤ法で基板１上に成
膜されている。
【０００８】本発明の請求項２により得られる素子で
は、上記の基板を使用し、その半導体薄膜３にプレーナ
技術を用いて少なくとも１つの高周波増幅素子が作製さ
れていおり、また圧電体薄膜２には少なくとも１つの弾
性表面波素子がエッチング技術を用いて作製されてい
る。各々の素子は配線により互いに、もしくは端子に接
続されている。同一基板上に弾性表面波フィルタ、高周
波増幅素子が集積されていることにより、素子の小型化
が達成されている。高周波増幅素子はガリウム砒素から
なり、高速動作が可能であり、１００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ
の高周波においても良好に動作する。また、圧電体薄膜
３を構成する窒化アルミニウムは弾性表面波の速度が６
０００ｍ／ｓと大きく、基板１も弾性表面波の速度も、
例えばシリコンを用いた場合５０００ｍ／ｓと大きいた
め、櫛型電極の周期を他の圧電体を使用した場合に比
べ、大きくすることができ、高周波での使用においても
櫛型電極の作製が容易になる。これらの半導体素子、弾
性表面波素子はストリップライン線路等の配線により、
互いに整合良く接続されている。このため、従来の素子
のように、回路設計にあたり、増幅素子と弾性表面波素
子の整合回路を設計する必要がなくなる。また、高価な
ガリウム砒素単結晶ウェハを利用する必要もなく、低コ
ストでの生産が可能となる。
は、上記の基板を使用し、その半導体薄膜３にプレーナ
技術を用いて少なくとも１つの高周波増幅素子が作製さ
れていおり、また圧電体薄膜２には少なくとも１つの弾
性表面波素子がエッチング技術を用いて作製されてい
る。各々の素子は配線により互いに、もしくは端子に接
続されている。同一基板上に弾性表面波フィルタ、高周
波増幅素子が集積されていることにより、素子の小型化
が達成されている。高周波増幅素子はガリウム砒素から
なり、高速動作が可能であり、１００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ
の高周波においても良好に動作する。また、圧電体薄膜
３を構成する窒化アルミニウムは弾性表面波の速度が６
０００ｍ／ｓと大きく、基板１も弾性表面波の速度も、
例えばシリコンを用いた場合５０００ｍ／ｓと大きいた
め、櫛型電極の周期を他の圧電体を使用した場合に比
べ、大きくすることができ、高周波での使用においても
櫛型電極の作製が容易になる。これらの半導体素子、弾
性表面波素子はストリップライン線路等の配線により、
互いに整合良く接続されている。このため、従来の素子
のように、回路設計にあたり、増幅素子と弾性表面波素
子の整合回路を設計する必要がなくなる。また、高価な
ガリウム砒素単結晶ウェハを利用する必要もなく、低コ
ストでの生産が可能となる。
【０００９】
【実施例】図２は本発明の一実施例である高周波回路素
子の作製例を示す図である。また図３に図２に示す高周
波回路素子の回路図を示す。１１の端子はアンテナに、
１２の端子は送信パワーアンプに、１３の端子はミキサ
回路にそれぞれ接続される。１４は送信用バンドパスフ
ィルタとなる弾性表面波フィルタ、１５は受信用バンド
パスフィルタとなる弾性表面波フィルタ、１６は受信用
ＲＦアンプとなるガリウム砒素高周波増幅素子、１７は
受信用段間フィルタとなる弾性表面波フィルタである。
また、図３には示していないが１６の増幅素子用の電源
端子も作製されている。図３に示す回路構成をもった素
子を用いることにより、従来それぞれ三個のフィルタ、
一個の増幅素子、及びそれらを接続する線路、整合回路
からなる部分を、小型・軽量な一個の素子で製作でき
る。このように、本実施例の素子は、フィルタおよび増
幅器を内蔵し、しかも従来のもの比べて小型・軽量であ
るので、通信機器等に使用するのに好適な素子となる。
子の作製例を示す図である。また図３に図２に示す高周
波回路素子の回路図を示す。１１の端子はアンテナに、
１２の端子は送信パワーアンプに、１３の端子はミキサ
回路にそれぞれ接続される。１４は送信用バンドパスフ
ィルタとなる弾性表面波フィルタ、１５は受信用バンド
パスフィルタとなる弾性表面波フィルタ、１６は受信用
ＲＦアンプとなるガリウム砒素高周波増幅素子、１７は
受信用段間フィルタとなる弾性表面波フィルタである。
また、図３には示していないが１６の増幅素子用の電源
端子も作製されている。図３に示す回路構成をもった素
子を用いることにより、従来それぞれ三個のフィルタ、
一個の増幅素子、及びそれらを接続する線路、整合回路
からなる部分を、小型・軽量な一個の素子で製作でき
る。このように、本実施例の素子は、フィルタおよび増
幅器を内蔵し、しかも従来のもの比べて小型・軽量であ
るので、通信機器等に使用するのに好適な素子となる。
【００１０】
【発明の効果】本発明により、高周波領域で有効に動作
する弾性表面波素子および高周波増幅素子が一体化で
き、１００ＭＨｚから３ＧＨｚの高周波領域で良好に動
作する高周波回路を小型軽量な素子で作製できる。
する弾性表面波素子および高周波増幅素子が一体化で
き、１００ＭＨｚから３ＧＨｚの高周波領域で良好に動
作する高周波回路を小型軽量な素子で作製できる。
【図１】本発明の請求項１により得られる素子基板の構
造を示したものである。
造を示したものである。
【図２】本発明の一実施例である高周波回路素子の作製
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】図２に示す高周波回路素子の回路図である。
１ 基板 ２ 圧電体薄膜 ３ 半導体薄膜 １４，１５，１７ 弾性表面波フィルタ １６ ガリウム砒素高周波増幅素子
Claims (2)
- 【請求項１】 素子基板表面の一部にガリウム砒素から
なる半導体薄膜が成膜され、さらに前記素子基板表面の
別の部分に窒化アルミニウムからなる圧電体薄膜が成膜
されていることを特徴とする高周波回路基板。 - 【請求項２】 請求項１記載の基板を用い、前記半導体
薄膜に少なくとも一つの高周波増幅素子が作製されてお
り、且つ前記圧電体薄膜に少なくとも一つの弾性表面波
素子が作製されていることを特徴とする高周波回路素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3360691A JPH05183381A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 高周波回路基板および高周波回路素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3360691A JPH05183381A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 高周波回路基板および高周波回路素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05183381A true JPH05183381A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=18470502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3360691A Withdrawn JPH05183381A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 高周波回路基板および高周波回路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05183381A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004079904A3 (en) * | 2003-03-03 | 2005-01-27 | Cree Inc | Integrated nitride-based acoustic wave devices and methods of fabricating integrated nitride-based acoustic wave devices |
| US7898047B2 (en) | 2003-03-03 | 2011-03-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Integrated nitride and silicon carbide-based devices and methods of fabricating integrated nitride-based devices |
| US9984881B2 (en) | 2006-11-06 | 2018-05-29 | Cree, Inc. | Methods of fabricating semiconductor devices including implanted regions for providing low-resistance contact to buried layers and related devices |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP3360691A patent/JPH05183381A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004079904A3 (en) * | 2003-03-03 | 2005-01-27 | Cree Inc | Integrated nitride-based acoustic wave devices and methods of fabricating integrated nitride-based acoustic wave devices |
| US7112860B2 (en) | 2003-03-03 | 2006-09-26 | Cree, Inc. | Integrated nitride-based acoustic wave devices and methods of fabricating integrated nitride-based acoustic wave devices |
| JP2006524016A (ja) * | 2003-03-03 | 2006-10-19 | クリー インコーポレイテッド | 窒化物ベースの集積音波デバイスおよび窒化物ベースの集積音波デバイスを製造する方法 |
| US7875910B2 (en) | 2003-03-03 | 2011-01-25 | Cree, Inc. | Integrated nitride and silicon carbide-based devices |
| US7898047B2 (en) | 2003-03-03 | 2011-03-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Integrated nitride and silicon carbide-based devices and methods of fabricating integrated nitride-based devices |
| US8035111B2 (en) | 2003-03-03 | 2011-10-11 | Cree, Inc. | Integrated nitride and silicon carbide-based devices |
| US8502235B2 (en) | 2003-03-03 | 2013-08-06 | Cree, Inc. | Integrated nitride and silicon carbide-based devices |
| US9984881B2 (en) | 2006-11-06 | 2018-05-29 | Cree, Inc. | Methods of fabricating semiconductor devices including implanted regions for providing low-resistance contact to buried layers and related devices |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |