JPH1065411A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH1065411A JPH1065411A JP9088948A JP8894897A JPH1065411A JP H1065411 A JPH1065411 A JP H1065411A JP 9088948 A JP9088948 A JP 9088948A JP 8894897 A JP8894897 A JP 8894897A JP H1065411 A JPH1065411 A JP H1065411A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transmission line
- mmic
- superconducting material
- board
- transmission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＭＩＣ機能を落とさずに、整合回路の占め
る面積を小さくする。 【解決手段】 マイクロ波モノリシック集積回路の伝送
路（マイクロストリップライン）に超伝導材料を用い
る。または、マイクロ波モノリシック集積回路が低雑音
用の前置増幅回路を有し、前記前置増幅回路の入力側の
整合回路の伝送路に超伝導材料からなる伝送回路を用い
る。
る面積を小さくする。 【解決手段】 マイクロ波モノリシック集積回路の伝送
路（マイクロストリップライン）に超伝導材料を用い
る。または、マイクロ波モノリシック集積回路が低雑音
用の前置増幅回路を有し、前記前置増幅回路の入力側の
整合回路の伝送路に超伝導材料からなる伝送回路を用い
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特にマイクロ波ミリ波のアナログ信号を処理する半導体
装置において、高周波特性を向上させる構造の工夫に関
する。
特にマイクロ波ミリ波のアナログ信号を処理する半導体
装置において、高周波特性を向上させる構造の工夫に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高性能化が進み、通
信用のデバイスでは、Ｋａ帯（２６．５〜４０ＧＨｚ）
やＵ帯（４０〜６０ＧＨｚ）という高周波まで動作する
化合物半導体を用いたトランジスタが出現し、今日では
インピーダンス整合回路も該化合物半導体基板上にトラ
ンジスタとともに、モノリシックに形成するマイクロ波
・モノリシック集積回路（ＭＭＩＣと呼ばれる）が発表
されるようになった（エイ・ケー・グプタ等、マイクロ
ウェーブジャーナル（Ａ．Ｋ．Ｇｕｐｔａ，ｅｔａｌ．
Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｊｏｕｒｎａｌ），Ｎｏｖ．１９
８２，ｐｐ．７７−８４）。しかしながら、たとえば衛
星放送の小型地上受信アンプのことを考えると、前述の
ＭＭＩＣは、衛星からの微小電波を増幅する前置増幅
器、局部発信器、ミキサーアンプ器などが、おのおの独
立した２〜３ｍｍ寸法のチップとして製作され、それら
をボンディング・ワイワで連結してひとつの受信アンプ
としてまとめられているのが現状である。前置増幅器、
局部発信器、ミキサーアンプ器のそれぞれは伝送路を含
む整合回路をもったＭＭＩＣチップであるが、その整合
回路の占有する面積が大きいために、上記三つのチップ
をひとつのチップにするとチップが大きすぎ、製作歩留
まり上不利となり、別々のチップとして製作させてい
る。
信用のデバイスでは、Ｋａ帯（２６．５〜４０ＧＨｚ）
やＵ帯（４０〜６０ＧＨｚ）という高周波まで動作する
化合物半導体を用いたトランジスタが出現し、今日では
インピーダンス整合回路も該化合物半導体基板上にトラ
ンジスタとともに、モノリシックに形成するマイクロ波
・モノリシック集積回路（ＭＭＩＣと呼ばれる）が発表
されるようになった（エイ・ケー・グプタ等、マイクロ
ウェーブジャーナル（Ａ．Ｋ．Ｇｕｐｔａ，ｅｔａｌ．
Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｊｏｕｒｎａｌ），Ｎｏｖ．１９
８２，ｐｐ．７７−８４）。しかしながら、たとえば衛
星放送の小型地上受信アンプのことを考えると、前述の
ＭＭＩＣは、衛星からの微小電波を増幅する前置増幅
器、局部発信器、ミキサーアンプ器などが、おのおの独
立した２〜３ｍｍ寸法のチップとして製作され、それら
をボンディング・ワイワで連結してひとつの受信アンプ
としてまとめられているのが現状である。前置増幅器、
局部発信器、ミキサーアンプ器のそれぞれは伝送路を含
む整合回路をもったＭＭＩＣチップであるが、その整合
回路の占有する面積が大きいために、上記三つのチップ
をひとつのチップにするとチップが大きすぎ、製作歩留
まり上不利となり、別々のチップとして製作させてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＭＭＩＣにおいて、整
合回路の占める面積を小さくするには、チップの厚さ
（図２のＨ2 すなわち整合回路が表面に形成されている
基板の厚さ）を薄くし、かつ伝送路の幅（図２のＷ2 ）
を狭くする方法がある。しかし、この場合、伝送路の幅
が狭くなると、伝送路の電気抵抗が大きくなり、信号ロ
スや雑音発生の原因になり不都合が発生する。特に、低
雑音用の前置増幅器用の入力整合回路のロスは、そのま
ま性能低下に直接関係する。伝送路の幅を小さくして
も、伝送路の高さを高くすれば、直流的には電気抵抗を
増大させない。しかし、基板の誘電率が一般に大きく電
界が基板側に集中すること、また、高い周波数では金属
表面のスキンデプスと呼ばれる厚さしか実効的に伝導に
寄与しないことにより、基板に接している伝送路の幅が
信号ロスに対して主要な寄与をしている。本発明の目的
は、伝送路の幅を狭くしたために発生する従来技術の欠
点を除去し、上記従来技術の良い点を保持したままで、
ＭＭＩＣのチップ面積を小さくさせたところの半導体装
置を提供することにある。
合回路の占める面積を小さくするには、チップの厚さ
（図２のＨ2 すなわち整合回路が表面に形成されている
基板の厚さ）を薄くし、かつ伝送路の幅（図２のＷ2 ）
を狭くする方法がある。しかし、この場合、伝送路の幅
が狭くなると、伝送路の電気抵抗が大きくなり、信号ロ
スや雑音発生の原因になり不都合が発生する。特に、低
雑音用の前置増幅器用の入力整合回路のロスは、そのま
ま性能低下に直接関係する。伝送路の幅を小さくして
も、伝送路の高さを高くすれば、直流的には電気抵抗を
増大させない。しかし、基板の誘電率が一般に大きく電
界が基板側に集中すること、また、高い周波数では金属
表面のスキンデプスと呼ばれる厚さしか実効的に伝導に
寄与しないことにより、基板に接している伝送路の幅が
信号ロスに対して主要な寄与をしている。本発明の目的
は、伝送路の幅を狭くしたために発生する従来技術の欠
点を除去し、上記従来技術の良い点を保持したままで、
ＭＭＩＣのチップ面積を小さくさせたところの半導体装
置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロ波モ
ノリシック集積回路の伝送路（マイクロストリップライ
ン）に超伝導材料を用いたことを特徴とする半導体装置
である。または、マイクロ波モノリシック集積回路が低
雑音用の前置増幅回路を有し、前記前置増幅回路の入力
側の整合回路の伝送路に超伝導材料からなる伝送回路を
用いたことを特徴とする半導体装置である。
ノリシック集積回路の伝送路（マイクロストリップライ
ン）に超伝導材料を用いたことを特徴とする半導体装置
である。または、マイクロ波モノリシック集積回路が低
雑音用の前置増幅回路を有し、前記前置増幅回路の入力
側の整合回路の伝送路に超伝導材料からなる伝送回路を
用いたことを特徴とする半導体装置である。
【０００５】（作用）本発明の半導体装置は、伝送路ま
たはデバイスの電極に電気抵抗がゼロになる超伝導材料
を用いているために、伝送路やデバイスの電極の幅が極
めて狭くなっても、電気抵抗が増加することがないの
で、伝送路を含む整合回路を小さくでき、ＭＭＩＣのチ
ップサイズを小さくできる作用をもつ特徴がある。低雑
音用の前置増幅器の場合には、整合回路に超伝導材料を
用いると、その面積を小さくできるばかりでなく、入力
側の抵抗を低くすることができる。前置増幅器に含まれ
るトランジスタのゲート電極として超伝導材料を用いた
場合にはゲート電極の抵抗を低くできるので雑音の発生
を抑止する作用をもつ特徴がある。
たはデバイスの電極に電気抵抗がゼロになる超伝導材料
を用いているために、伝送路やデバイスの電極の幅が極
めて狭くなっても、電気抵抗が増加することがないの
で、伝送路を含む整合回路を小さくでき、ＭＭＩＣのチ
ップサイズを小さくできる作用をもつ特徴がある。低雑
音用の前置増幅器の場合には、整合回路に超伝導材料を
用いると、その面積を小さくできるばかりでなく、入力
側の抵抗を低くすることができる。前置増幅器に含まれ
るトランジスタのゲート電極として超伝導材料を用いた
場合にはゲート電極の抵抗を低くできるので雑音の発生
を抑止する作用をもつ特徴がある。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を参照して説明する。図１は本発明の半導体装置の重要
な部分、すなわちＭＭＩＣにおける伝送路（この場合マ
イクロストリップラインとも呼ばれる）を利用したイン
ダクティブライン部分の概念斜視図を示したものであ
る。本実施例は、ＭＭＩＣの基板として、砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）基板１を用い、超伝導材伝送路２の材料と
してはイットリウム（Ｙ），バリウム（Ｂａ），銅（Ｃ
ｕ），酸素（Ｏ）からなるペロブスカイト状の酸化物セ
ラミックスを用い、基板厚さＨ1 をはさみ、幅Ｗ1 の伝
送路２が基板裏面に形成された接地電極３によりマイク
ロストリップラインを構成している。上記超伝導材系
は、液体窒素温度の７７ｋ近傍にて電気抵抗がゼロにな
る超伝導特性を示す。ＧａＡｓ基板上へ上記超伝導材を
膜として設けるには、酸素雰囲気中でアルゴンガスを用
いたマグネトロンスパッタで行う。伝送路パターンとし
て、上記超伝導材膜をパターン形成するには、アルゴン
ガスを用いたイオンミーリングで行う。
を参照して説明する。図１は本発明の半導体装置の重要
な部分、すなわちＭＭＩＣにおける伝送路（この場合マ
イクロストリップラインとも呼ばれる）を利用したイン
ダクティブライン部分の概念斜視図を示したものであ
る。本実施例は、ＭＭＩＣの基板として、砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）基板１を用い、超伝導材伝送路２の材料と
してはイットリウム（Ｙ），バリウム（Ｂａ），銅（Ｃ
ｕ），酸素（Ｏ）からなるペロブスカイト状の酸化物セ
ラミックスを用い、基板厚さＨ1 をはさみ、幅Ｗ1 の伝
送路２が基板裏面に形成された接地電極３によりマイク
ロストリップラインを構成している。上記超伝導材系
は、液体窒素温度の７７ｋ近傍にて電気抵抗がゼロにな
る超伝導特性を示す。ＧａＡｓ基板上へ上記超伝導材を
膜として設けるには、酸素雰囲気中でアルゴンガスを用
いたマグネトロンスパッタで行う。伝送路パターンとし
て、上記超伝導材膜をパターン形成するには、アルゴン
ガスを用いたイオンミーリングで行う。
【０００７】本実施例では、従来５μｍ幅の伝送路パタ
ーンを例えば１μｍパターンまで従来の加工技術をもっ
て減少させることができ、この場合、チップサイズをほ
ぼ５分の１に減少させることができる効果をもつ。Ｇａ
Ａｓ基板や、その基板上に設けた膜に対して接着力を強
めるために、チタン（Ｔｉ）等の常電導層を高周波スキ
ンデプスよりも薄い範囲の厚さ（例えば５００オングス
トローム）で、超伝導材をスパッタ形成する直前に設け
ることも可能である。また上記超伝導材膜の上部に、超
伝導材膜との電気的接触を容易にすることなどを目的に
チタンや金の多層膜を形成することも本発明の権利範囲
に入ることは明らかである。
ーンを例えば１μｍパターンまで従来の加工技術をもっ
て減少させることができ、この場合、チップサイズをほ
ぼ５分の１に減少させることができる効果をもつ。Ｇａ
Ａｓ基板や、その基板上に設けた膜に対して接着力を強
めるために、チタン（Ｔｉ）等の常電導層を高周波スキ
ンデプスよりも薄い範囲の厚さ（例えば５００オングス
トローム）で、超伝導材をスパッタ形成する直前に設け
ることも可能である。また上記超伝導材膜の上部に、超
伝導材膜との電気的接触を容易にすることなどを目的に
チタンや金の多層膜を形成することも本発明の権利範囲
に入ることは明らかである。
【０００８】上記インダクティブラインで代表される超
伝導材からなる伝送回路が前置増幅回路の入力側の整合
回路として用いると、入力側の抵抗が用いない場合と比
較し減少し低雑音の前置増幅器とし、有効であることが
明らかである。
伝導材からなる伝送回路が前置増幅回路の入力側の整合
回路として用いると、入力側の抵抗が用いない場合と比
較し減少し低雑音の前置増幅器とし、有効であることが
明らかである。
【０００９】また上述インダクティブラインで代表され
る超伝導材からなる伝送回路をトランジスタのゲート電
極として用いる場合には、ゲート電極抵抗が用いない場
合と比較し減少することにより、トランジスタの低雑音
特性が向上することが明らかである。
る超伝導材からなる伝送回路をトランジスタのゲート電
極として用いる場合には、ゲート電極抵抗が用いない場
合と比較し減少することにより、トランジスタの低雑音
特性が向上することが明らかである。
【００１０】なお、実施例において、基板材や超伝導材
について、特定の材料についてのみ述べたが、その材料
のみに本発明が限定されないことは明らかである。例え
ば、基板に対しては、シリコン（Ｓｉ）、他の化合物半
導体、誘電体などの一種類、または多種類の組み合わせ
も容易に類推可能であるし、超伝導材もその材料、成膜
技術、パターン形成技術も、技術の進歩に合わせて変わ
り得るが、その場合でも本発明の権利範囲に入り得るこ
とは明らかである。
について、特定の材料についてのみ述べたが、その材料
のみに本発明が限定されないことは明らかである。例え
ば、基板に対しては、シリコン（Ｓｉ）、他の化合物半
導体、誘電体などの一種類、または多種類の組み合わせ
も容易に類推可能であるし、超伝導材もその材料、成膜
技術、パターン形成技術も、技術の進歩に合わせて変わ
り得るが、その場合でも本発明の権利範囲に入り得るこ
とは明らかである。
【００１１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、上記構成により、伝送路の幅を狭くする工夫に
よって、ＭＭＩＣにおける伝送路回路の占有面積を小さ
くできる。例えば図２で示す常電導材伝送路５を用いた
インダクタンス回路を、図１で示すような、超伝導材伝
送路２を用いたインダクタンス回路に、機能を落とさ
ず、または機能を向上させて面積を小さくすることが可
能になる。ここで、伝送路の幅Ｗ1 とＷ2 は、接地電極
３，６との距離Ｈ1 とＨ2 におのおの比例的に増減す
る。ＭＭＩＣにおける伝送路回路の占有面積を小さくで
きることにより、ＭＭＩＣのチップ面積を小さくでき、
ＭＭＩＣの製造歩留まりを向上させるばかりか、同一チ
ップ面積ならば、より多機能をＭＭＩＣチップ上に集積
でき、低価格化、多機能化、保守の容易化が図れる半導
体装置が得られる。前置増幅器に含まれるトランジスタ
のゲート電極として超伝導材料を用いると、雑音指数を
減少させ低雑音特性を向上させる効果が得られる。
よれば、上記構成により、伝送路の幅を狭くする工夫に
よって、ＭＭＩＣにおける伝送路回路の占有面積を小さ
くできる。例えば図２で示す常電導材伝送路５を用いた
インダクタンス回路を、図１で示すような、超伝導材伝
送路２を用いたインダクタンス回路に、機能を落とさ
ず、または機能を向上させて面積を小さくすることが可
能になる。ここで、伝送路の幅Ｗ1 とＷ2 は、接地電極
３，６との距離Ｈ1 とＨ2 におのおの比例的に増減す
る。ＭＭＩＣにおける伝送路回路の占有面積を小さくで
きることにより、ＭＭＩＣのチップ面積を小さくでき、
ＭＭＩＣの製造歩留まりを向上させるばかりか、同一チ
ップ面積ならば、より多機能をＭＭＩＣチップ上に集積
でき、低価格化、多機能化、保守の容易化が図れる半導
体装置が得られる。前置増幅器に含まれるトランジスタ
のゲート電極として超伝導材料を用いると、雑音指数を
減少させ低雑音特性を向上させる効果が得られる。
【図１】本発明の半導体装置の主要部分の概念図を示し
た図である。
た図である。
【図２】図１に対する機能の従来の半導体装置の概念図
を示した図である。
を示した図である。
１，４ ＧａＡｓ基板 ２ 超伝導材伝送路 ５ 常電導材伝送路 ３，６ 接地電極
Claims (2)
- 【請求項１】マイクロ波モノリシック集積回路の伝送路
（マイクロストリップライン）に超伝導材料を用いたこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】マイクロ波モノリシック集積回路が低雑音
用の前置増幅回路を有し、前記前置増幅回路の入力側の
整合回路の伝送路に超伝導材料からなる伝送回路を用い
たことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088948A JPH1065411A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088948A JPH1065411A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 半導体装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62137279A Division JP2674750B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1065411A true JPH1065411A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=13957103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9088948A Pending JPH1065411A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1065411A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7307045B2 (en) | 2002-11-07 | 2007-12-11 | Ntt Docomo, Inc. | Signal switching device |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP9088948A patent/JPH1065411A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7307045B2 (en) | 2002-11-07 | 2007-12-11 | Ntt Docomo, Inc. | Signal switching device |
| US7774034B2 (en) | 2002-11-07 | 2010-08-10 | Ntt Docomo, Inc. | Signal switching device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000307 |