JPH0139219B2 - - Google Patents
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- JPH0139219B2 JPH0139219B2 JP56144297A JP14429781A JPH0139219B2 JP H0139219 B2 JPH0139219 B2 JP H0139219B2 JP 56144297 A JP56144297 A JP 56144297A JP 14429781 A JP14429781 A JP 14429781A JP H0139219 B2 JPH0139219 B2 JP H0139219B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はアナログ集積回路装置の改良に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates to improvements in analog integrated circuit devices.
アナログ集積回路装置(以下「アナログIC」
という。)、特に高周波用のものにはそのキヤリヤ
移動度が大きく高周波動作に適していることから
ガリウム・ヒ素(GaAs)基板のものが広く用い
られている。従つて、以下GaAsアナログICに例
をとつて説明する。第1図は従来のGaAsアナロ
グICの一例を示し、第1図aはその平面図、第
1図bは第1図aのB−B線での断面図であ
る。 Analog integrated circuit device (hereinafter referred to as “analog IC”)
That's what it means. ), and in particular for high-frequency applications, gallium arsenide (GaAs) substrates are widely used because their carrier mobility is large and suitable for high-frequency operation. Therefore, the explanation will be given below using a GaAs analog IC as an example. FIG. 1 shows an example of a conventional GaAs analog IC, FIG. 1a is a plan view thereof, and FIG. 1b is a sectional view taken along line B--B in FIG. 1a.
図において、1は半絶縁性GaAs基板、2はn
形動作層、3はソースオーミツク電極、4はドレ
インオーミツク電極、5はゲートシヨツトキ電
極、6は入力整合回路、7は出力整合回路、8は
入力端子、9は出力端子である。 In the figure, 1 is a semi-insulating GaAs substrate, 2 is an n
3 is a source ohmic electrode, 4 is a drain ohmic electrode, 5 is a gate shot electrode, 6 is an input matching circuit, 7 is an output matching circuit, 8 is an input terminal, and 9 is an output terminal.
次に製造方法について説明する。第2図a〜c
はその従来例の製造方法を説明するための主要工
程段階の状態を示す断面図である。まず、第2図
aに示すように、半絶縁性GaAs基板1の一方の
主面部の一部にケイ素(Si)などをイオン注入し
てn形動作層2を形成する。次に第2図bに示す
ように、その上にソースオーミツク電極3、、ド
レインオーミツク電極4およびゲートシヨツトキ
電極5を形成してGaAs FETを構成させる。(但
し、第2図bは断面図であるからゲートシヨツト
キ電極5のみが示されている。)。つづいて、第2
図cに示すように、GaAs FETの入力ゲート側
と出力ドレイン側の半絶縁性GaAs基板1の表面
上に、それぞれ分布定数回路配線による入力整合
回路6および出力整合回路7を形成することによ
つて、入力端子8および出力端子9を有する
GaAsアナログICが完成する。 Next, the manufacturing method will be explained. Figure 2 a-c
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main process steps for explaining the conventional manufacturing method. First, as shown in FIG. 2a, silicon (Si) or the like is ion-implanted into a part of one main surface of the semi-insulating GaAs substrate 1 to form the n-type operating layer 2. As shown in FIG. Next, as shown in FIG. 2b, a source ohmic electrode 3, a drain ohmic electrode 4, and a gate shot electrode 5 are formed thereon to form a GaAs FET. (However, since FIG. 2b is a cross-sectional view, only the gate shot electrode 5 is shown.). Next, the second
As shown in FIG. It has an input terminal 8 and an output terminal 9.
GaAs analog IC is completed.
このような従来のGaAsアナログICでは半絶縁
性GaAs基板1の誘電率εが12程度である。そし
て、自由空間での波長λairに相当する伝送線路を
上記GaAs基板1の上に分布定数線路で形成する
と、その長さ、すなわちGaAs基板1上での波長
λgはλair/√程度、つまり約λair/3.5になる。
従つて、この値にもとづいてGaAsアナログICの
入力整合回路6および出力整合回路7のパターン
が設計され、GaAsアナログICチツプの大きさは
この入出力整合回路部の大きさによつて支配され
てしまうことが多い。このような整合回路の複雑
な組合わせを含む実際のGaAsアナログICでは高
密度集積化の目的でチツプ面積を少さくするには
その面積の大きな部分を占める整合回路部を小さ
くすることが望ましい。また、このようなGaAs
アナログICでは、基板主面の平面構造を保持し
ておくことが、整合回路部のパターン精度を良好
に維持する上で望ましいことである。 In such a conventional GaAs analog IC, the dielectric constant ε of the semi-insulating GaAs substrate 1 is about 12. If a transmission line corresponding to the wavelength λ air in free space is formed as a distributed constant line on the GaAs substrate 1, its length, that is, the wavelength λ g on the GaAs substrate 1, is approximately λ air /√, In other words, it becomes approximately λ air /3.5.
Therefore, the patterns of the input matching circuit 6 and output matching circuit 7 of the GaAs analog IC are designed based on this value, and the size of the GaAs analog IC chip is controlled by the size of this input/output matching circuit. I often put it away. In an actual GaAs analog IC that includes such a complex combination of matching circuits, in order to reduce the chip area for the purpose of high-density integration, it is desirable to reduce the size of the matching circuit section, which occupies a large portion of the area. Also, such GaAs
In analog ICs, it is desirable to maintain the planar structure of the main surface of the substrate in order to maintain good pattern accuracy of the matching circuit section.
この発明は以上のような点に鑑みてなされたも
ので、基板の平面構造を保持して入出力整合回路
のパターン精度を良好に維持できるとともに該整
合回路の要する基板面積を小さくできるアナログ
集積回路装置を提供することを目的とするもので
ある。 The present invention has been made in view of the above points, and provides an analog integrated circuit that can maintain the planar structure of the substrate, maintain good pattern accuracy of an input/output matching circuit, and reduce the substrate area required for the matching circuit. The purpose is to provide a device.
この発明に係るアナログ集積回路装置は、基板
主面の中央部分に半導体素子が、該主面の該半導
体素子の両側に入出力整合回路が形成されてなる
アナログ集積回路装置において、少なくとも上記
入出力整合回路下の上記基板に凹部を形成し、該
凹部底面に下敷金属層を設け、該下敷金属層上に
上記凹部を埋めるよう上記基板より誘電率の高い
誘電体層を設けて、電気容量を構成したものであ
る。 An analog integrated circuit device according to the present invention is an analog integrated circuit device in which a semiconductor element is formed in the center of a main surface of a substrate, and input/output matching circuits are formed on both sides of the semiconductor element on the main surface. A recess is formed in the substrate below the matching circuit, an underlay metal layer is provided on the bottom of the recess, and a dielectric layer having a higher dielectric constant than the substrate is provided on the underlay metal layer to fill the recess, thereby increasing the capacitance. It is composed of
第3図aはこの発明の一実施例を示す平面図、
第3図bはそのB−B線での断面図で、その
回路構成は第1図に示した従来例と同一であり、
第1図の従来例と同等部分は同一符号で示す。図
において、10および11は入力整合回路6およ
び出力整合回路7の下の半絶縁性GaAs基板1の
一部を除去してそこに設けたそれぞれ高誘電率の
誘電体層および金属層である。 FIG. 3a is a plan view showing an embodiment of the present invention;
FIG. 3b is a cross-sectional view taken along line B-B, and its circuit configuration is the same as the conventional example shown in FIG.
Components equivalent to those of the conventional example shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In the figure, 10 and 11 are a high dielectric constant dielectric layer and a metal layer, respectively, which are provided by removing a portion of the semi-insulating GaAs substrate 1 below the input matching circuit 6 and the output matching circuit 7.
以下、その製造方法を説明する。第4図a〜g
はこの実施例の製造方法を説明するための主要工
程段階の状態を示す断面図である。第4図aおよ
びbの段階は従来例における第2図aおよびbと
全く同一で、半絶縁性GaAs基板1の一主面部の
一部にn形動作層2を形成し、その上にソースオ
ーミツク電極3、ドレインオーミツク電極4およ
びゲートシヨツトキ電極5を形成してGaAs
FETを構成させる(第4図ではゲートシヨツト
キ電極5のみが示される。)。つづいて、第4図c
に示すように上記GaAs FETおよびその周辺部
の上にレジスト膜12を数μmの厚さに形成し、
これをマスクにして残余の部分の半絶縁性GaAs
基板1の上記主面部を数μmの深さにエツチング
して凹部13を形成する。次に、第4図dに示す
ように、この凹部13の底面からレジスト膜12
上にわたつて、クロム・金(Cr・Au)合金層1
1およびチタン酸バリウム(BaTiO3)層10を
連続スパツタリングで両層11および10の合計
厚さが凹部13の深さにほぼ等しいように形成す
る。次に、第4図eに示すように、レジスト膜1
2をその上のCr・Au合金層11およびBaTiO3
層10とともに除去して、その除去後の表面上に
その両端部を残してレジスト膜14を形成する。
次に、第4図fに示すようにレジスト膜14で覆
われていない部分のBaTiO3層10をイオン反応
エツチングで除去した後、レジスト膜14で覆わ
れていない外表面に(基板1の裏面をも含めて)
ニツケル・金(Ni・Au)合金または金(Au)を
メツキして金属層16を形成する。この金属層1
6はCr・Au合金層11と電気的につながる。最
後に、第4図gに示すように、レジスト膜14を
除去した後、従来例における第2図cの工程と同
様に入力整合回路6および出力整合回路7を形成
することによつてこの実施例装置は完成する。な
お、第3図では簡単のため金属層16を省いて示
してある。 The manufacturing method will be explained below. Figure 4 a-g
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main process steps for explaining the manufacturing method of this embodiment. The steps shown in FIGS. 4a and 4b are exactly the same as those shown in FIGS. An ohmic electrode 3, a drain ohmic electrode 4, and a gate shot electrode 5 are formed to
A FET is configured (only the gate shot electrode 5 is shown in FIG. 4). Next, Figure 4c
As shown in the figure, a resist film 12 with a thickness of several μm is formed on the GaAs FET and its surrounding area.
Using this as a mask, the rest of the semi-insulating GaAs
A recess 13 is formed by etching the main surface of the substrate 1 to a depth of several μm. Next, as shown in FIG. 4d, the resist film 12 is removed from the bottom of the recess 13.
Chromium-gold (Cr-Au) alloy layer 1
1 and a barium titanate (BaTiO 3 ) layer 10 are formed by continuous sputtering so that the total thickness of both layers 11 and 10 is approximately equal to the depth of the recess 13. Next, as shown in FIG. 4e, the resist film 1
2 and the Cr/Au alloy layer 11 and BaTiO 3 thereon.
The resist film 14 is removed together with the layer 10, and a resist film 14 is formed on the surface after the removal, leaving both ends thereof.
Next, as shown in FIG . (including)
A metal layer 16 is formed by plating a nickel-gold (Ni-Au) alloy or gold (Au). This metal layer 1
6 is electrically connected to the Cr-Au alloy layer 11. Finally, as shown in FIG. 4g, after removing the resist film 14, the input matching circuit 6 and the output matching circuit 7 are formed in the same manner as in the step of FIG. 2c in the conventional example. The example device is completed. In addition, in FIG. 3, the metal layer 16 is omitted for simplicity.
このように形成されたこの実施例では、入力整
合回路6および出力整合回路7が高誘電率を有す
るBaTiO3層10の上に形成されており下地Cr・
Au合金層11を接地電位に保つことによつて、
BaTiO3層10をこの部分の基板と考えることが
できる。そしてこの基板の誘電率εが37程度の高
い値であるので、分布定数回路構成の上記両整合
回路6および7のパターン形状を小さくできる。。
前にも述べたようにその大きさが√に反比例す
ることから、従来例のGaAs基板上に形成する場
合に比して約半分の大きさにできる。 In this embodiment formed in this way, the input matching circuit 6 and the output matching circuit 7 are formed on the BaTiO 3 layer 10 having a high dielectric constant, and the base layer 10 is made of Cr.
By keeping the Au alloy layer 11 at ground potential,
The BaTiO 3 layer 10 can be considered as the substrate for this part. Since the dielectric constant ε of this substrate is a high value of about 37, the pattern shape of both matching circuits 6 and 7 having a distributed constant circuit configuration can be made small. .
As mentioned earlier, the size is inversely proportional to √, so the size can be reduced to about half that of the conventional case where it is formed on a GaAs substrate.
なお、上記実施例では、高誘電率を有する誘電
体としてBaTiO3を用いたが、これに限るもので
ない。また動作層の上にGaAs FET形成した場
合を示したが、これはシヨツトキダイオードその
他の半導体素子であつてもよい。基板もGaAsに
限定されるものではない。更に、分布定数回路構
成の入出力整合回路のパターン面積の小形化を対
象として説明したが、例えば平行平板キヤパシタ
などの集中定数容量素子を形成する場合でも、該
容量素子の電極面積を小さくするのに適用するこ
とができる。 In the above embodiment, BaTiO 3 is used as a dielectric having a high dielectric constant, but the present invention is not limited to this. Further, although the case where a GaAs FET is formed on the active layer is shown, this may be a Schottky diode or other semiconductor element. The substrate is not limited to GaAs either. Furthermore, the explanation has been made with the aim of reducing the pattern area of an input/output matching circuit with a distributed constant circuit configuration, but even when forming a lumped constant capacitive element such as a parallel plate capacitor, it is possible to reduce the electrode area of the capacitive element. It can be applied to
以上詳述したように、この発明のアナログ集積
回路装置によれば、少なくとも入出力整合回路下
の基板に凹部を形成し、該凹部底面に下敷金属層
を設け、該下敷金属層上に上記凹部を埋めるよう
上記基板より誘電率の高い誘電体層を設けて、電
気容量を構成するようにしたので、上記整合回路
のパターン精度を良好に維持できるとともに上記
整合回路の要する基板面積を小さくでき、ICチ
ツプ面積の小型化、集積度の向上を図ることがで
きる効果がある。 As detailed above, according to the analog integrated circuit device of the present invention, a recess is formed in the substrate at least below the input/output matching circuit, an underlay metal layer is provided on the bottom surface of the recess, and the recess is formed on the underlay metal layer. A dielectric layer having a higher dielectric constant than the substrate is provided to fill up the capacitance, so that the pattern accuracy of the matching circuit can be maintained well, and the substrate area required for the matching circuit can be reduced. This has the effect of reducing the area of the IC chip and improving the degree of integration.
第1図aは従来のGaAsアナログICの一例を示
す平面図、第1図bは第1図aのB−B線で
の断面図、第2図a〜cはこの従来例の製造方法
を説明するための主要工程段階の状態を示す断面
図、第3図aはこの発明の一実施例を示す平面
図、第3図bは第3図aのB−B線での断面
図、第4図a〜gは上記実施例の製造方法を説明
するための主要工程段階の状態を示す断面図であ
る。
図において、1は半絶縁性GaAs基板(基板)、
2はn形動作層(半導体素子形成部分)、4はド
レインオーミツク電極、5はゲートシヨツトキ電
極、6,7は整合回路(受動素子)、10はチタ
ン酸バリウム層(誘電体層)、11はCr・Au合金
層(下敷金属層)、13は凹部である。なお、図
中同一符号は同一または相当部分を示す。
Figure 1a is a plan view showing an example of a conventional GaAs analog IC, Figure 1b is a sectional view taken along line B-B in Figure 1a, and Figures 2a to c illustrate the manufacturing method of this conventional example. 3A is a plan view showing an embodiment of the present invention; FIG. 3B is a sectional view taken along line B-B in FIG. 3A; Figures 4a to 4g are cross-sectional views showing the main process steps for explaining the manufacturing method of the above embodiment. In the figure, 1 is a semi-insulating GaAs substrate (substrate),
2 is an n-type active layer (semiconductor element forming part), 4 is a drain ohmic electrode, 5 is a gate shot electrode, 6 and 7 are matching circuits (passive elements), 10 is a barium titanate layer (dielectric layer), 11 is a Cr-Au alloy layer (underlying metal layer), 13 is a recessed portion. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
素子が、上記主面の上記半導体素子の両側に入出
力整合回路が形成されてなるアナログ集積回路装
置において、 少なくとも上記入出力整合回路下の上記基板に
凹部を形成し、 該凹部底面に下敷金属層を設け、 該下敷金属層上に上記凹部を埋めるよう上記基
板より誘電率の高い誘電体層を設けて、電気容量
を構成したことを特徴とするアナログ集積回路装
置。 2 上記基板は、半絶縁性ガリウム・ヒ素からな
り、 上記誘電体層は、チタン酸バリウムからなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のアナ
ログ集積回路装置。 3 上記半導体素子は、ガリウム・ヒ素電界効果
形トランジスタであり、 上記入出力整合回路は、上記トランジスタのゲ
ートおよびドレインにそれぞれ接続されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項
記載のアナログ集積回路装置。[Scope of Claims] 1. An analog integrated circuit device in which a semiconductor element is formed in the center of one main surface of one substrate, and input/output matching circuits are formed on both sides of the semiconductor element on the main surface, A recess is formed in the substrate below the input/output matching circuit, an underlay metal layer is provided on the bottom of the recess, a dielectric layer having a higher dielectric constant than the substrate is provided on the underlay metal layer to fill the recess, and electrical An analog integrated circuit device comprising a capacitor. 2. The analog integrated circuit device according to claim 1, wherein the substrate is made of semi-insulating gallium arsenide, and the dielectric layer is made of barium titanate. 3. The semiconductor element is a gallium arsenide field effect transistor, and the input/output matching circuit is connected to the gate and drain of the transistor, respectively. The analog integrated circuit device described in Section 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56144297A JPS5846665A (en) | 1981-09-12 | 1981-09-12 | Analog integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56144297A JPS5846665A (en) | 1981-09-12 | 1981-09-12 | Analog integrated circuit device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5846665A JPS5846665A (en) | 1983-03-18 |
| JPH0139219B2 true JPH0139219B2 (en) | 1989-08-18 |
Family
ID=15358787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56144297A Granted JPS5846665A (en) | 1981-09-12 | 1981-09-12 | Analog integrated circuit device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5846665A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5860575A (en) * | 1981-10-07 | 1983-04-11 | Nec Corp | transistor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS518881A (en) * | 1974-07-10 | 1976-01-24 | Sanyo Electric Co | Mos gatahandotaishusekikairo |
| JPS5950134B2 (en) * | 1978-09-15 | 1984-12-06 | 松下電工株式会社 | optical oscillation circuit |
| JPS5549007A (en) * | 1978-10-04 | 1980-04-08 | Nec Corp | High-frequency transistor power amplifier |
-
1981
- 1981-09-12 JP JP56144297A patent/JPS5846665A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5846665A (en) | 1983-03-18 |
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