JPS62294303A - 半導体装置およびその製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は半導体装置、特にマイクロ波集積回路とその製
造方法に関するものである。

従来の技術 マイクロ波集積回路は半導体１チツプ上に集積したモノ
リシックマイクロ波集積回路（以下ＭＭ　Ｉ　Ｃ）とし
て作られるｉなっ九この様なＭＭＩＣにおいては伝送線
路も半導体基板上に形成されるためＭＭ　Ｉ　Ｃの接地
電極の形成は、伝送線路の特性インピーダンスを決定す
る上でも重要である。

従来の技術に於いては、接地電極はＭＭ　Ｉ　Ｃ基板の
裏面に設けることが一般的であった。この様な場合、伝
送線路は基板表面の配線電極と基板裏面の接地電極との
間でマイクロストリップ線路を形成し、伝送線路として
用いていた。この場合においては、伝送線路の特性イン
ピーダンスは配線電極の幅と基板の厚みによって決定さ
ｈるためＭＭＩＣ３ベー・′ 基板は通常１５０μｍ〜１００　／７ｍ程度にけづられ
て接地電極を基板裏面に形成していた。

接地電極をＭＭ　Ｉ　Ｃ基板裏面に設ける場合には、次
の様な問題点がある。第１には、マイクロストリップ線
路の特性インピーダンスの不均一である。

ＭＭＩＣの製作は半導体基板上に同一形状のＭＭ　Ｉ　
Ｃを同時に多数製作されるが、半導体基板全面にわたり
均一の厚みを得ることは、半導体製造工程中に発生する
基板のソリなどにより困難で、マイクロストリップ線路
の特性インピーダンスが不均一となる。第２には、大口
径の薄い半導体基板を取り扱うことが困難で破れてしま
うことである。現在、通常２インチ〜３インチの砒化ガ
リウム（以下ＧａＡｓ）単結晶基板が用いられるが、１
００〜１６０μｍの厚みにけづられた場合、ピンセット
などによるハンドリングによって容易にクランクが発生
する。

第３には、パイヤホールの形成による付加的な工程が必
要となることである。半導体表面に形成したマイクロ波
回路において接地すべき電極を有する場合には、ＭＭ　
Ｉ　Ｃ基板裏面より貫通する穴（以下パイヤホール）を
設は接地電極と最短距離で接地するためである。また半
導体基板上に形成したＭＭＩＣの高周波特性をスクライ
ブせずに直接基板上にプローブをたてて測定するオンウ
ェハー測定のためには同様に基板表面に接地電極をパイ
ヤホールを用いて形成する必要がある。この様なパイヤ
ホールの形成は、基板表面と基板裏面とのマスク合せ、
穴の径を小さく保ったまま深いエツチングを行う工程が
必要でＭＭ　Ｉ　Ｃの製造上困難が多い。

従来の技術における他の方法として接地電極を表面に形
成し、伝送線路としてコプレナ線路を用いることもある
。

この場合オンウェハでの高周波特性は、接地電極が基板
表面に設けられているためパイヤホールを必要とせず測
定可能である。しかしながらコプレナ線路によってマイ
クロ波回路を形成する場合マイクロ波の回路は非常に簡
単な回路に限られる。

マイクロ波回路が複雑になれば、高周波回路として十分
な接地電極とならない部分が生じてくる。

５ページ 第４図にコプレナ線路を用いたマイクロ波回路を示し、
高周波回路として十分な接地電極とならない部分が生じ
ることを示す。４０１は半導体基板で、４０２．４０６
は伝送線路であり、接地電極４０３と共にコプレナ線路
を形成する。４０４゜４０５はオープンスタブ回路で伝
送線路４０２゜４０６に付けられインピーダンスの変換
を行っている。

この様な回路においては、同図中Ａで示された領域は直
流的に接地されているが、高周波的にはオープンスタブ
４０４．４０５が長い場合接地電極とはならない。その
ため伝送線路４０２．４０６の特性インピーダンスは異
った値となり、設計不可能となる。

発明が解決しようとする問題点 本発明が解決しようとする問題点は、従来の技術におけ
るコプレナ線路を伝送線路として用いた接地電極を基板
表面に有したマイクロ波集積回路において、回路が複雑
になる場合には高周波的に十分な接地電極とならない部
分が生じるというこ６ページ とである。

集積し、接地電極を半導体基板表面上のマイクロ波集積
回路上全面に設け、前記接地電極が電気的接触すべきで
ない領域においては絶縁物を介して電気的絶縁を行い、
しかもマイクロ波集積回路内にマイクロ波伝送線路を有
する場合には伝送線路の特性インピーダンスを伝送線路
と前記接地電極との相対位置によって決定する特性イン
ピーダンスを用いる。そして、本発明の製造方法は半導
体基板表面にマイクロ波用トランジスタ、もしくは固定
抵抗素子、もしくは固定容量素子等の固体素子を形成す
る工程、半導体基板表面上に配線電極を形成する工程と
、前記配線電極を少なくとも被う絶縁性膜を形成する工
程と、半導体基板表面の全面に金属膜を被着する工程と
、前記金属膜の一部を除去する工程を含むものである。

作　　用 本発明によれば、マイクロ波集積回路において、７△− 高周波的に十分な接地電極を基板全面に形成することか
げ能となり、基板裏面の電極形成、パイヤホールの形成
などの工程を省くことができ、マイクロ波集積回路の評
価も容易となる。

実施例 本発明の実施例におけるマイクロ波集積回路およびその
製造方法を第１図および第２図を用いて説明する。第１
図において、１０１は半導体基板で、１０２は半導体基
板上に形成した伝送線路で１０３は半導体基板表面全面
に被着された接地電極である。なお同図では全面に被着
された接地電極１０３の一部を取り除いて示し伝送線路
の位置を分かり易くした。１０４　、１０５は伝送線路
１０２に付けたオープンスタブである。図より分かる様
に伝送線路１０２と接地電極１０３とは空気間隙を介し
て絶縁されている。

本実施例によれば図中Ａで示された、従来高周波的に接
地電極とすることが困難な部分においても十分な接地電
極とすることができる。

第２図に本実施例の製造方法を示す。同図ａは半導体基
板１０１上に伝送線路１０２を形成する工程である。な
お、半導体基板１０１にはマイクロ波用トランジスタ、
固定抵抗素子、固定容量素子等の固体素子（図示せず）
が形成されている。

同図すは誘電体２０１で伝送線路１０２を被う工程で、
同図Ｃは半導体基板全面に接地電極１０３を被着する工
程である。さらに同図ｄは接地電極１０３に接地電極の
一部を除去し小穴２０２を形成する工程と、この小穴２
０２を通して誘電体２０１をエツチング液等で取り除き
空気間隙２０３を形成する形成工程である。

この様に形成された伝送線路の特性インピーダンスは伝
送線路１０２の形状と、空気間隙２０３をへだてだ接地
電極１０３との相対位置によって決定される。伝送線路
の幅が広く、空気間隙の距離が小さければマイクロス）
　ＩＪノブ線路で近似でき、また伝送線路直上の接地電
極との距離が大きければコプレナ線路に近くなる。しか
し実用上は解析的に特性インピーダンスを決定すること
は困難で、次に述べる実施例では、特性インピーダン９
へ− 化ガリウム（以下ＧａＡｓ）基板上にＧａＡｓ　ＦＥＴ
　（電界効果トランジスタ）１段のＲＦアンプが形成さ
れた例である。３０１はＧａＡｓ基板で、半絶縁性基板
を用いている。３０２はＲＦアンプの入力端子で、伝送
線路に入力される。３０３は出力端子で、伝送線路から
出される。３０４は接地電極で、゛伝送線路」−では空
気間隙を介し、基板全面に被う様に形成されている。３
０６はＦＥＴのドレインバイアス端子であり、３０６は
ＦＥＴ　　のゲートバイアス端子である。３０了は３０
４と同じ接地電極であるが、ＦＥＴ　　を被う様に空気
間隙を介して形成された接地電極で、３０８はＦＥＴ　
　の必要な部分に最短距離で電気的接地するための接地
電極でこの部分は直接ＦＥＴ　　の電極に接している。

３０９は前述した空気間隙を形成するだめの複数の小穴
で、エツチング液あるいけ溶剤をこの小穴を通して製造
工程途中の誘電体は取り除かれた。

発明の効果 １Ｑへ 以上のように本発明によれば、たとえば半導体基板−Ｆ
に伝送線路あるいは他のマイクロ波素子と接地電極を形
成したマイクロ波集積回路で、高周波的に十分な接地電
極を基板全面に形成することができた。この様な接地電
極を基板表面に形成することは、基板裏面の電極形成、
パイヤホールの形成などの工程を省くことができる他、
マイクロ波集積回路のオンウェハー評価が可能などの効
果がある。

さらに本発明を用いることによって、隣り合う伝送線路
の間に接地電極を形成することによって互いに分離され
、クロストークノイズと呼ばれるマイクロ波の相互干渉
を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のマイクロ波集積回路を一部
切欠いて示す要部斜視図、第２図は同［Ｑｌ路の製造方
法を示す工程断面図、第３図は本発明の実施例における
マイクロ波集積回路の要部斜視図、第４図は従来のマイ
クロ波集積回路の斜視図である。 １１　へ− １０１・・・・・・半導体基板、１０２・・・−・・伝
送線路、１０３．３０７・・・・・接地電極、２０１・
・・・・・半導体基板、２０２・・・・・小穴。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板表面にマイクロ波回路を集積し、接地
   電極を半導体基板表面上のマイクロ波集積回路上の全面
   に設け、前記接地電極が電気的接触すべきでない領域に
   おいては前記回路と電気的に絶縁されてなる半導体装置
   。
2. （２）マイクロ波集積回路内にマイクロ波伝送線路を有
   し、前記伝送線路の特性インピーダンスを、前記伝送線
   路と前記接地電極との相対位置によって決定する特性イ
   ンピーダンスを用いている特許請求の範囲第１項記載の
   半導体装置。
3. （３）半導体基板表面にマイクロ波回路を集積した半導
   体装置を製造するに際し、半導体基板表面にマイクロ波
   用素子を形成する工程と、前記半導体基板表面に配線電
   極を形成する工程と、前記配線電極を少なくとも被う絶
   縁性膜を形成する工程と、前記半導体基板表面の全面に
   金属膜を被着する工程と、前記金属膜の一部を除去する
   工程を含んでなる半導体装置の製造方法。