JP3532007B2 - 集積回路 - Google Patents
集積回路Info
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/90—Bond pads, in general
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- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/01—Manufacture or treatment
- H10W72/019—Manufacture or treatment of bond pads
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Description
等の半絶縁性の半導体基板上に作成した集積回路に関す
る。特に、他の素子とのワイヤボンディングに起因する
信頼性や耐久性の低下を防止したマイクロ波集積回路
(MMIC)の配線構造に関する。
から周波数の高い領域の電波利用が求められており、周
波数が3GHz以上のマイクロ波帯や、30GHz以上
のミリ波帯が注目されている。周波数が高くなると、信
号の波長が短くなり、電気回路の配線の長さが回路の性
能を左右する、いわゆる分布定数回路の考え方を適用す
る必要がある。特に、ミリ波の領域では波長は1cm以
下になるため、回路そのものをIC化すること、即ち、
マイクロ波(ミリ波)集積回路(MMIC)が必要とな
ってきている。
又は半導体基板の上に積層された半導体活性層にコンデ
ンサやコイルの働きをする受動素子やトランジスタなど
の能動素子を形成し、これらの素子を接続する高周波を
伝送する伝送線路を半導体基板上に形成した回路であ
る。高周波で動作するトランジスタは、極めて高速動作
が要求されるため、活性層としてはGaAsやInGa
Asが用いられ、これに適する半絶縁性の半導体基板は
GaAsやInPがある。
く分けてマイクロストリップ線路とユニプレーナ線路と
がある。マイクロストリップ線路は、高周波信号が流れ
る信号線を表面に、接地線を裏面に形成したものであ
る。そして、表面に形成した能動素子や受動素子のうち
接地を要する素子は、基板の表面から裏面に対して貫通
したビアホールにより接地線に接続されている。一方、
ユニプレーナ線路は信号線と接地線との双方が基板表面
に形成された線路であり、ビアホールが必要ないという
特徴がある。
上に作成したMMICに広く用いられており、例えば、
電子情報通信学会・信学技報MW94−72(199
4)に報告されている。又、ユニプレーナ線路に関して
はInP基板上に形成した例が報告されており、例え
ば、電子情報通信学会・信学技報ED92−116(1
993)に報告されている。
3及び図4に示す。図3はマイクロストリップ線路の例
である。GaAs基板304上にはトランジスタやダイ
オード、コンデンサなどの各種素子303が形成されて
おり、素子303の表面及び素子の形成されていない基
板304の表面は、絶縁膜306によって被われてい
る。絶縁膜306の上には配線層307が形成されてお
り、この配線層307は高周波信号が伝搬する信号線3
01となる。配線層307は絶縁膜306に形成された
コンタクトホール308を介して素子303に接続され
ている。配線層307は、例えば、TiとAuとの積層
構造が一般的に用いられている。一方、接地電極302
と基板304の裏面に形成された接地線311とは、ビ
アホール310によって接続されている。
のマイクロストリップ線路と異なり、信号線401及び
接地線402は全て基板404上に形成された絶縁膜4
06上にのみ形成されている。
も、図に示した信号線や接地線を構成する配線層の端部
は、外部回路との接続のためにワイヤボンディングを行
ったり、素子のテストのために高周波信号用のプローブ
(接触針)を押し当てたりする必要がある。ところが、
マイクロストリップ線路の信号線や、ユニプレーナ線路
の信号線及び接地線を構成する配線層は絶縁膜上に形成
されているため、比較的付着強度が弱く、ボンディング
したワイヤに引っ張られたり、プローブに削られたりし
て、配線層が剥離するという問題点がある。
れたものであり、その目的は、ワイヤボンディングや回
路検査に際して、配線層が剥離しないようにすることで
集積回路の信頼性を向上させることである。
の請求項1の本発明の構成は、半絶縁性の半導体基板上
に、回路素子を形成する半導体活性層と、他の外部素子
との間でワイヤボンディングの行われるパッド部を有す
る配線層とが形成された集積回路において、半導体基板
は、InP基板であり、半導体活性層はPを含まないI
nAlAs、InGaAsその他の半導体層又はそれら
の積層構造から成り、パッド部における配線層は、半導
体活性層上に形成された合金化処理により半導体活性層
と相互反応を生じさせた補強層及び半導体活性層を介し
て、半導体基板に接合されていることを特徴とする。
Auを含む金属、補強層をAuGe又はAuGeを含む
金属で構成したことを特徴とする。さらに、請求項3の
発明は、配線層をマイクロストリップ線路の信号線と
し、請求項4の発明は、ユニプレーナ線路の信号線及び
接地線としたことを特徴とする。
では、配線層のパッド部が絶縁膜上に形成されているた
めに、配線層の基板に対する接合強度が低いことに注目
した。上記の請求項1の発明では、半導体活性層上に合
金化処理により半導体活性層と相互反応(合金)を生じ
た補強層を形成し、その補強層の上に配線層を接合した
ので、配線層の半導体活性層に対する接合強度が向上し
た。即ち、補強層と半導体活性層とは合金化により強固
に接合し、且つ、配線層と補強層は共に金属であるた
め、配線層と補強層との接合強度も向上する。この結
果、配線層の半導体活性層を介した半導体基板に対する
接合強度が向上した。
とした場合、次の欠点が明らかとなった。即ち、AuG
eを含む補強層を直接InP基板上に合金化処理により
形成した時、基板中のInPが分解し、In原子が補強
層の表面に析出することを、本発明者らは初めて見い出
した。この補強層の表面に析出したInが配線層との付
着強度を低下させる原因となっていると結論した。
ることを防止するために、半導体基板上にPを含まない
半導体活性層を形成し、その半導体活性層上に補強層を
合金化処理により形成する。このように、半導体基板と
一体的に接合している半導体活性層は補強層の合金化処
理時に、半導体基板のInPの分解によるInが補強層
に浸透するのを防止する機能を有している。又、この半
導体活性層はPを含まなければ、In化合物であって
も、補強層の合金化処理時にIn原子が分離することが
ないため、補強層の表面にIn原子が析出することはな
い。よって、補強層と半導体活性層との接合強度の低下
が防止される。
等を形成する半導体活性層は、InAlAs、InGa
As、又は、両者の積層構造の場合が多い。能動素子を
形成するための半導体活性層の成長工程時に、この配線
層のパッド部に当たる部分にも同一材料の半導体活性層
を形成すれば良いので、製造工程は増加しないため、製
造が簡単である。
基づいて説明する。 (第1実施例)図1は本発明の第1実施例であり、本発
明を半絶縁性のInP基板104上のユニプレーナ線路
に適用した例である。図には、配線層107としての信
号線101と接地線102とから構成された伝送線路の
端部付近の模式図を示した。InP基板104上にトラ
ンジスタを構成できるようなInAlAs及びInGa
As積層膜から成る活性層110を形成したウエハを用
い、トランジスタ等の能動素子とキャパシタや抵抗など
の受動素子を配置したMMICを作成する。ここで、M
MICの製造工程において、伝送線路の端部、即ち、パ
ッド部W1、W2、W3に相当する部分に、図1の
(b)、(c)に示すように、活性層110を島状に残
留させておく。
強層109を形成し、熱処理を行って合金化させる。こ
こで、補強層109の材質にはAuGe/Ni/Auの
積層膜を用い、360℃で2分間の熱処理を行った。続
いて、Auからなる中間配線105を積層する。この実
施例では、金属膜厚をなるべく厚くして、機械的強度を
高める目的で中間配線105を伝送線路端部、即ち、パ
ッド部W1、W2、W3にも形成したが、剥離を防止す
るという本来の目的からはこの中間配線105はこのパ
ッド部W1、W2、W3には必ずしも必要ではなく、省
略することもできる。なお、補強層109および中間配
線層105の形成は、MMICを構成する他の素子にお
けるオーミック電極の形成工程と同時に行うことがで
き、このために特別な工程を必要としない。
線を行うべき素子と配線層107のパッド部W1、W
2、W3に当たる絶縁膜106に窓開けを行い、例え
ば、Ti/Auから成る配線層107を形成する。な
お、ここで、Tiを用いたのは、配線層107を金の電
界メッキで形成する場合のバイアス電極として使うため
である。
に、信号線101および接地線102から成る配線層1
07の端部であるパッド部W1、W2、W3において、
配線層107が補強層109と半導体活性層110とを
介してInP基板104に強固に接合させることができ
る。このように、パッド部W1、W2、W3では、活性
層110と相互反応した補強層109、中間配線105
及び配線層107が全て金属の積み重ねで形成されてい
るため、接合強度を、金属と絶縁物との接合に比べて大
きくすることができる。よって、配線層107の剥離を
防止することができる。
例であり、半絶縁性のGaAs基板204上のマイクロ
ストリップ線路を構成した例である。マイクロトリップ
線路では、接地電極202はビアホール210を介して
基板204の裏面の接地線211と接続されているた
め、接地電極202の付着強度は比較的強い。そこで、
基板204の表面に形成されている信号線201に本発
明を適用した。
あり、GaAs基板204上に、補強層209を形成
し、合金化した後、中間配線層205を形成する。その
後、絶縁膜206を積層し、絶縁膜206の配線層20
7のパッド部に当たる部分に窓開けを行った後、配線層
207を積層する。この結果、絶縁膜206上に形成さ
れた配線層207は、パッド部W1において、中間配線
層205と接合する。
にはInP基板104を用いた場合に問題となるInの
析出が補強層209の面上で起こらないため、配線層2
07の端部であるパッド部W1において、活性層を残す
必要はなく、補強層209を直接GaAs基板204に
接合させれば良い。
Claims (4)
- 【請求項1】半絶縁性の半導体基板上に、回路素子を形
成する半導体活性層と、他の外部素子との間でワイヤボ
ンディングの行われるパッド部を有する配線層とが形成
された集積回路において、 前記半導体基板は、InP基板であり、 前記半導体活性層はPを含まないInAlAs、InG
aAsその他の半導体層又はそれらの積層構造から成
り、 前記パッド部における前記配線層は、前記半導体活性層
上に形成された合金化処理により前記半導体活性層と相
互反応を生じさせた補強層及び前記半導体活性層を介し
て前記半導体基板に接合されていることを特徴とする集
積回路。 - 【請求項2】前記配線層はAu又はAuを含む金属、前
記補強層はAuGe又はAuGeを含む金属で構成され
ていることを特徴とする請求項1に記載の集積回路。 - 【請求項3】前記配線層は、信号線を前記半導体基板の
表面に形成し接地線を前記半導体基板の裏面に形成した
高周波信号を伝送するマイクロストリップ線路のうちの
信号線であることを特徴とする請求項1に記載の集積回
路。 - 【請求項4】前記配線層は、信号線と接地線を共に前記
半導体基板の表面に形成した高周波信号を伝送するユニ
プレーナ線路の信号線及び接地線であることを特徴とす
る請求項1に記載の集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP22576695A JP3532007B2 (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22576695A JP3532007B2 (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 集積回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0951055A JPH0951055A (ja) | 1997-02-18 |
| JP3532007B2 true JP3532007B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=16834476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3532007B2 (ja) |
-
1995
- 1995-08-09 JP JP22576695A patent/JP3532007B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0951055A (ja) | 1997-02-18 |
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